Washington, DC, USA
April 2, 2012
In work that could cut back on insecticide use, U.S. Department of Agriculture (USDA) scientists have found a way to distinguish aphids that spread plant viruses from those that do not.
The researchers used protein biomarkers to differentiate between virus-spreading and virus-free aphids. The findings mark the first time that protein biomarkers have been linked to an insect's ability to transmit viruses.
Aphid-transmitted viruses decrease crop yields and reduce the quality and quantity of fresh foods. Spraying insecticides can control aphids and reduce the incidence of some viruses, but not all aphids transmit viruses, and spraying is expensive and can harm the environment, people and animals.
Agricultural Research Service (ARS) scientists Michelle Cilia and Stewart Gray have found they can identify disease-carrying aphids by examining the types of proteins in their cells. Cilia and Gray work in the Biological Integrated Pest Management Unit at the ARS Robert W. Holley Center for Agriculture and Health in Ithaca, N.Y.
ARS is USDA's chief intramural scientific research agency, and this research supports the USDA priorities of improving agricultural sustainability and promoting international food security.
The researchers knew from previous work that for aphids to pick up and transmit viruses, the virus must be able to interact with specific aphid proteins that direct movement of the virus through the insect and back into a plant during feeding. By studying greenbug aphids in the laboratory, they discovered that the lab-raised insects' ability to transmit yellow dwarf viruses was linked to the presence or absence of nine biomarker proteins found in the insect cells.
They then analyzed greenbug aphids collected from cereal crops and non-cultivated fields and found the aphids consistently transmitted yellow dwarf virus only when they carried most, if not all, of the nine proteins. Field samples were collected by ARS colleagues John Burd and Melissa Burrows at the agency's Wheat, Peanut and Other Field Crops Research Unit in Stillwater, Okla. The aphid does not need all nine proteins to spread the virus, but there are some that are essential.
The discovery in the lab was published in the Journal of Virology, and the field population study was reported in Proteomics. The findings are expected to lead to development of a test to identify potential disease vectors. Cilia and Gray also are collaborating on an expanded effort to test whether biomarker-predictor proteins can be found in other insects.
Read more about this research in the April 2012 issue of Agricultural Research magazine.
Photo: Close-up of greenbug aphid, Schizaphis graminum, showing the piercing-sucking mouthparts it uses to feed and inject virus into plants. (Source: Kent Loeffler for USDA ARS)
Una manera de identificar los pulgones que transmiten los virus
Como parte de un proyecto que podría llevar a una reducción en el uso de pesticidas, científicos del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) han descubierto una manera de distinguir entre los pulgones que transmiten virus y los que no transmiten estas enfermedades.
Los investigadores usaron proteínas biomarcadoras para diferenciar entre los pulgones. Estos hallazgos proveen las primeras pruebas sobre una conexión entre las proteínas biomarcadores y la capacidad de un insecto de transmitir los virus.
Los virus transmitidos por los pulgones reducen los rendimientos de cultivos y también reducen la cantidad y calidad de los alimentos frescos. Rociar los insecticidas puede controlar y reducir la propagación de los virus, pero los productos químicos son costosos y pueden dañar el medio ambiente. Además, solamente algunos de los pulgones transmiten los virus.
Científicos Michelle Cilia y Stewart Gray del Servicio de Investigación Agrícola (ARS) han descubierto una manera de distinguir entre los pulgones que transmiten las enfermedades y los que no las transmiten. La clave de su método es examinar los tipos de proteínas en las células de los pulgones. Cilia y Gray trabajan en la Unidad de Manejo Integrado y Control Biológico de Insectos Plaga, parte del Centro Robert W. Holley de Agricultura y Salud mantenido por el ARS en Ithaca, Nueva York.
ARS es la agencia principal de investigaciones científicas del Departamento de Agricultura de EE.UU. (USDA por sus siglas en inglés), y esta investigación apoya las prioridades del USDA de mejorar la sostenibilidad de agricultura y promover la seguridad alimentaria internacional.
Basado en los resultados de estudios previos, ellos supieron que para que los pulgones puedan transmitir los virus, el virus tiene que poder reaccionar con las proteínas específicas del pulgón que causan que el virus se mueve por el insecto y luego regresa a la planta cuando el pulgón se alimenta en la planta.
Durante estudios de laboratorio con los pulgones verdes, los científicos descubrieron que la capacidad de transmitir el virus del enanismo amarillo se puede predecir basado en la presencia o la falta de nueve diferentes proteínas biomarcadoras en las células de los insectos.
Ellos luego analizaron los pulgones verdes colectados de los cultivos cereales y de las hierbas no cultivadas en todas partes de EE.UU. por científicos John Burd y Melissa Burrows, quienes trabajan en el Laboratorio de Investigación de Trigo, Cacahuetes y Otros Cultivos de Campo mantenido por el ARS en Stillwater, Oklahoma. Los investigadores en Ithaca descubrieron que los pulgones colectados en el campo transmitieron el virus del enanismo amarillo solamente cuando los insectos tienen la mayoría, si no todas, de las proteínas biomarcadoras claves. El pulgón no necesita todas de las proteínas para transmitir el virus del enanismo amarillo, pero algunas de las proteínas son imprescindibles, según los científicos.
El descubrimiento en el laboratorio fue publicado en 'Journal of Virology' (Revista de Virología), y el estudio que confirmó los biomarcadores en el campo fue reportado en la revista 'Proteomics' (Proteómica). Se espera que este descubrimiento lleve al desarrollo de una prueba para identificar los vectores posibles de enfermedades. Cilia y Gray también están colaborando en un proyecto de probar la utilidad de los biomarcadores como indicadores de la capacidad de otros insectos de transmitir enfermedades.
Lea más sobre esta investigación en la revista 'Agricultural Research' de abril del 2012.
Topics
Species
