booltБюллетень Государственного Никитского ботанического садаBulletin of the State Nikitsky Botanical Gardens0513-1634Federal State Funded Institution of Science “The Labour Red Banner Order Nikitsky Botanical Gardens – National scientific Center of the RAS”boolt-927Research ArticleЗАЩИТА РАСТЕНИЙPLANT PROTECTIONПрименение олигонуклеотидных инсектицидов для контроля смешанных популяций насекомых-вредителей семейства DiaspididaeThe use of oligonucleotide insecticides for the control of mixed populations of insect pests of Diaspididae familyПлугатарьЮ. В.PlugatarYu. V.

Юрий Владимирович Плугатарь  

298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт. Никита, спуск Никитский, 52 

pcr.product@gmail.comГальчинскийН. В.Gal’chinskyN. V.

Никита Витальевич Гальчинский 

295007, Республика Крым, г. Симферополь, проспект Академика Вернадского, 4 

ЯцковаЕ. В.YatskovaE. V.

Екатерина Васильевна Яцкова 

298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт. Никита, спуск Никитский, 52 

ШармагийА. К.SharmagiyA. K.

Александр Константинович Шармагий 

298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт. Никита, спуск Никитский, 52 

ОберемокВ. В.OberemokV. V.

Владимир Владимирович Оберемок 

298648, Республика Крым, г. Ялта, пгт. Никита, спуск Никитский, 52 

295007, Республика Крым, г. Симферополь, проспект Академика Вернадского, 4 

Никитский ботанический сад – Национальный научный центрRussian FederationФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»Russian FederationНикитский ботанический сад – Национальный научный центр ; ФГАОУ ВО «КФУ им. В.И. Вернадского»Russian Federation202510052025015495104Copyright © Плугатарь Ю.В., Гальчинский Н.В., Яцкова Е.В., Шармагий А.К., Оберемок В.В., 20252025Плугатарь Ю.В., Гальчинский Н.В., Яцкова Е.В., Шармагий А.К., Оберемок В.В.Plugatar Y.V., Gal’chinsky N.V., Yatskova E.V., Sharmagiy A.K., Oberemok V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://boolt.elpub.ru/jour/article/view/927

Diaspididae являются одними из самых серьезных мелких сокососущих насекомых с колющесосущим ротовым аппаратом и являются основными экономическими вредителями, поскольку они поражают и уничтожают многолетние декоративные растения и продовольственные культуры. Наши предыдущие работы показали, что олигонуклеотидные инсектициды (олинциды) высокоэффективны против щитовок. Более того, олинциды обладают доступностью, селективностью действия, быстрой биоразлагаемостью и низким углеродным следом. Популяции насекомых-вредителей подвергаются микроэволюции, и олинциды должны и способны учитывать проблему устойчивости к инсектицидам. Используя результаты секвенирования, было обнаружено, что в смешанных популяциях насекомыхвредителей Dynaspidiotus britannicus Newstead и Aonidia lauri Bouche преобладает популяция Aonidia lauri Bouche. Особи Aonidia lauri Bouche составляли 80% с последовательностью 5′-ATCGTTGGCAT-3′ в участке 28S рРНК, а 20% популяции составляли особи Dynaspidiotus britannicus Newstead с последовательностью 5′-ATCGTCGGTAT-3′. Мы создали олинциды Диасп80-11 (5′-ATGCCAACGAT-3′) и Диасп20-11 (5′-ATACCGACGAT-3′) с идеальной комплементарностью к каждой из последовательностей. Смертность насекомых на 14-е сутки составила 98,19±3,12% в группе Диасп80-11, 64,66±0,67% в группе Диасп20-11 и 3,77±0,94% в контрольной группе.

Diaspididae are one of the most serious small herbivorous insects with piercing–sucking mouth parts and are major economic pests as they attack and destroy perennial ornamentals and food crops. Our previous work showed that green oligonucleotide insecticides (olinscides) are highly effective against scale insects. Moreover, olinscides possess affordability, selectivity in action, fast biodegradability, and a low carbon footprint. Insect pest populations undergo microevolution and olinscides should and are able to take into account the problem of insecticide resistance. Using sequencing results, it was found that in the mixed populations of insect pests Dynaspidiotus britannicus Newstead and Aonidia lauri Bouche, predominates the population of A. lauri. Individuals of A. lauri comprised for 80 % of individuals with the sequence 5′-ATCGTTGGCAT-3′ in the 28S rRNA site, and 20 % of the population comprised D. britannicus individuals with the sequence 5′- ATCGTCGGTAT-3′. We created olinscides Diasp80-11 (5′-ATGCCAACGAT-3′) and Diasp20-11 (5′- ATACCGACGAT-3′) with perfect complementarity to each of the sequences. Mortality of insects on the 14th day comprised 98.19 ± 3.12 % in Diasp80-11 group, 64.66 ± 0.67 % in Diasp20-11 group, and 3.77 ± 0.94 % in the control group.

Dynaspidiotus britannicus NewsteadAonidia lauri BoucheолинцидыДНКинсектицидырибосомальная РНКконтактная немодифицированная антисмысловая ДНКDynaspidiotus britannicus NewsteadAonidia lauri BoucheolinscidesDNAinsecticidesribosomal RNAcontact unmodified antisense DNAReferencesZamecnik P.C., Stephenson M.L. Inhibition of Rous sarcoma virus replication and cell transformation by a specific oligodeoxynucleotide // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1978. – Vol. 75. – p. 280-284.Zamecnik P.C., Stephenson M.L. Inhibition of Rous sarcoma virus replication and cell transformation by a specific oligodeoxynucleotide // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. – 1978. – Vol. 75. – p. 280-284.Donis-Keller H. Site specific enzymatic cleavage of RNA // Nucleic Acids Res. – 1979. – Vol. 7(1). – p. 179-192.Donis-Keller H. Site specific enzymatic cleavage of RNA // Nucleic Acids Res. – 1979. – Vol. 7(1). – p. 179-192.Oberemok V.V., Laikova K.V., Gal’chinsky N.V., Useinov R.Z., Novikov I.A., Temirova Z.Z., Shumskykh M.N., Krasnodubets A.M., Repetskaya A.I., Dyadichev V.V., Fomochkina I.I., Bessalova E.Y., Makalish T.P., Gninenko Y.I., Kubyshkin A.V. DNA insecticide developed from the Lymantria dispar 5.8S ribosomal RNA gene provides a novel biotechnology for plant protection // Sci. Rep. – 2019. – Vol. 9. – p. 6197.Oberemok V.V., Laikova K.V., Gal’chinsky N.V., Useinov R.Z., Novikov I.A., Temirova Z.Z., Shumskykh M.N., Krasnodubets A.M., Repetskaya A.I., Dyadichev V.V., Fomochkina I.I., Bessalova E.Y., Makalish T.P., Gninenko Y.I., Kubyshkin A.V. DNA insecticide developed from the Lymantria dispar 5.8S ribosomal RNA gene provides a novel biotechnology for plant protection // Sci. Rep. – 2019. – Vol. 9. – p. 6197.Dias N., Stein C.A. Antisense oligonucleotides: basic concepts and mechanisms // Mol. Cancer Ther. – 2002. – Vol. 1. – p. 347-355.Dias N., Stein C.A. Antisense oligonucleotides: basic concepts and mechanisms // Mol. Cancer Ther. – 2002. – Vol. 1. – p. 347-355.Oberemok V.V., Laikova K.V., Useinov R.Z., Gal’chinsky N.V., Novikov I.A., Yurchenko K.A., Volkov M.E., Gorlov M.V., Brailko V.A., Plugatar Y.V. Insecticidal activity of three 10–12 nucleotides long antisense sequences from 5.8S ribosomal RNA gene of gypsy moth Lymantria dispar L. against its larvae // J. Plant Protect. Res. – 2019. – Vol. 59(4). – p. 561-564.Oberemok V.V., Laikova K.V., Useinov R.Z., Gal’chinsky N.V., Novikov I.A., Yurchenko K.A., Volkov M.E., Gorlov M.V., Brailko V.A., Plugatar Y.V. Insecticidal activity of three 10–12 nucleotides long antisense sequences from 5.8S ribosomal RNA gene of gypsy moth Lymantria dispar L. against its larvae // J. Plant Protect. Res. – 2019. – Vol. 59(4). – p. 561-564.Oberemok V.V., Laikova K.V., Zaitsev A.S., Shumskykh M.N., Kasich I.N., Gal’chinsky N.V., Bekirova V.V., Makarov V.V., Agranovsky A.A., Gushchin V.A., Zubarev I.V., Kubyshkin A.V., Fomochkina I.I., Gorlov M.V., Skorokhod O.A. Molecular Alliance of Lymantria dispar multiple Nucleopolyhedrovirus and a short unmodified antisense oligonucleotide of its anti-apoptotic IAP-3 gene: a novel approach for gypsy moth control // Int. J. Mol. Sci. – 2017. – Vol. 18. – p. 2446.Oberemok V.V., Laikova K.V., Zaitsev A.S., Shumskykh M.N., Kasich I.N., Gal’chinsky N.V., Bekirova V.V., Makarov V.V., Agranovsky A.A., Gushchin V.A., Zubarev I.V., Kubyshkin A.V., Fomochkina I.I., Gorlov M.V., Skorokhod O.A. Molecular Alliance of Lymantria dispar multiple Nucleopolyhedrovirus and a short unmodified antisense oligonucleotide of its anti-apoptotic IAP-3 gene: a novel approach for gypsy moth control // Int. J. Mol. Sci. – 2017. – Vol. 18. – p. 2446.Gal’chinsky N., Useinov R., Yatskova E., Laikova K., Novikov I., Gorlov M., Trikoz N., Sharmagiy A., Plugatar Y., Oberemok V. A breakthrough in the efficiency of contact DNA insecticides: rapid high mortality rates in the sap-sucking insects Dynaspidiotus britannicus Comstock and Unaspis euonymi Newstead // J. Plant Prot. Res. – 2020. – Vol. 60. – p. 220-223. DOI: https://doi.org/10.24425/jppr.2020.133315.Gal’chinsky N., Useinov R., Yatskova E., Laikova K., Novikov I., Gorlov M., Trikoz N., Sharmagiy A., Plugatar Y., Oberemok V. A breakthrough in the efficiency of contact DNA insecticides: rapid high mortality rates in the sap-sucking insects Dynaspidiotus britannicus Comstock and Unaspis euonymi Newstead // J. Plant Prot. Res. – 2020. – Vol. 60. – p. 220-223. DOI: https://doi.org/10.24425/jppr.2020.133315.Useinov R.Z., Gal’chinsky N.V., Yatskova E.V., Novikov I.A., Puzanova Y.V., Trikoz N.N., Sharmagiy A.K., Plugatar Y., Laikova K., Oberemok V.V. To bee or not to bee: creating DNA insecticides to replace non-selective organophosphate insecticides for use against the soft scale insect Ceroplastes japonicus green // J. Plant Prot. Res. – 2020. – Vol. 60. – p. 406-409. DOI: https://doi.org/10.24425/jppr.2020.133956.Useinov R.Z., Gal’chinsky N.V., Yatskova E.V., Novikov I.A., Puzanova Y.V., Trikoz N.N., Sharmagiy A.K., Plugatar Y., Laikova K., Oberemok V.V. To bee or not to bee: creating DNA insecticides to replace non-selective organophosphate insecticides for use against the soft scale insect Ceroplastes japonicus green // J. Plant Prot. Res. – 2020. – Vol. 60. – p. 406-409. DOI: https://doi.org/10.24425/jppr.2020.133956.Gal’chinsky N.V., Yatskova E.V., Novikov I.A., Useinov R.Z., Kouakou N.J., Kouame K.F., Kra K.D., Sharmagiy A.K., Plugatar Y.V., Laikova K.V., Oberemok V.V. Icerya purchasi Maskell (Hemiptera: Monophlebidae) control using low carbon footprint oligonucleotide insecticides // Int. J. Mol. Sci. – 2023. – Vol. 24. – p. 11650. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241411650.Gal’chinsky N.V., Yatskova E.V., Novikov I.A., Useinov R.Z., Kouakou N.J., Kouame K.F., Kra K.D., Sharmagiy A.K., Plugatar Y.V., Laikova K.V., Oberemok V.V. Icerya purchasi Maskell (Hemiptera: Monophlebidae) control using low carbon footprint oligonucleotide insecticides // Int. J. Mol. Sci. – 2023. – Vol. 24. – p. 11650. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241411650.Oberemok V.V. Ukrainian Patent Application. – 2008. – No. 36445.Oberemok V.V. Ukrainian Patent Application. – 2008. – No. 36445.Oberemok V.V., Gal’chinsky N.V., Useinov R.Z., Novikov I.A., Puzanova Y.V., Filatov R.I., Kouakou N.J., Kouame K.F., Kra K.D., Laikova K.V. Four Most pathogenic Superfamilies of insect pests of suborder Sternorrhyncha: invisible Superplunderers of plant vitality // Insects. – 2023. – Vol. 14. – p. 462. DOI: https://doi.org/10.3390/insects14050462.Oberemok V.V., Gal’chinsky N.V., Useinov R.Z., Novikov I.A., Puzanova Y.V., Filatov R.I., Kouakou N.J., Kouame K.F., Kra K.D., Laikova K.V. Four Most pathogenic Superfamilies of insect pests of suborder Sternorrhyncha: invisible Superplunderers of plant vitality // Insects. – 2023. – Vol. 14. – p. 462. DOI: https://doi.org/10.3390/insects14050462.Oberemok V.V., Useinov R.Z., Skorokhod O.A., Gal’chinsky N.V., Novikov I.A., Makalish T.P., Yatskova E.V., Sharmagiy A.K., Golovkin I.O., Gninenko Y.I., Puzanova Y.V., Andreeva O.A., Alieva E.E., Eken E., Laikova K.V., Plugatar Y.V. Oligonucleotide Insecticides for Green Agriculture: Regulatory Role of Contact DNA in Plant–Insect Interactions // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23. – p. 15681. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232415681.Oberemok V.V., Useinov R.Z., Skorokhod O.A., Gal’chinsky N.V., Novikov I.A., Makalish T.P., Yatskova E.V., Sharmagiy A.K., Golovkin I.O., Gninenko Y.I., Puzanova Y.V., Andreeva O.A., Alieva E.E., Eken E., Laikova K.V., Plugatar Y.V. Oligonucleotide Insecticides for Green Agriculture: Regulatory Role of Contact DNA in Plant–Insect Interactions // Int. J. Mol. Sci. – 2022. – Vol. 23. – p. 15681. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms232415681.Puzanova Y.V., Novikov I.A., Bilyk A.I., Sharmagiy A.K., Plugatar Y.V., Oberemok V.V. Perfect complementarity mechanism for aphid control: oligonucleotide insecticide Macsan-11 selectively causes high mortality rate for Macrosiphoniella sanborni Gillette // Int. J. Mol. Sci. – 2023. – Vol. 24. – p. 11690. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241411690.Puzanova Y.V., Novikov I.A., Bilyk A.I., Sharmagiy A.K., Plugatar Y.V., Oberemok V.V. Perfect complementarity mechanism for aphid control: oligonucleotide insecticide Macsan-11 selectively causes high mortality rate for Macrosiphoniella sanborni Gillette // Int. J. Mol. Sci. – 2023. – Vol. 24. – p. 11690. DOI: https://doi.org/10.3390/ijms241411690.Hunter W.B., Cooper W.R., Sandoval-Mojica A.F., McCollum G., Aishwarya V., Pelz-Stelinski K.S. Improving suppression of hemipteran vectors and bacterial pathogens of Citrus and Solanaceous plants: advances in antisense oligonucleotides (FANA) // Front. Agron. – 2021. – Vol. 3. – p. 675247. DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2021.675247.Hunter W.B., Cooper W.R., Sandoval-Mojica A.F., McCollum G., Aishwarya V., Pelz-Stelinski K.S. Improving suppression of hemipteran vectors and bacterial pathogens of Citrus and Solanaceous plants: advances in antisense oligonucleotides (FANA) // Front. Agron. – 2021. – Vol. 3. – p. 675247. DOI: https://doi.org/10.3389/fagro.2021.675247.Sandoval-Mojica A.F., Hunter W.B., Aishwarya V., Bonilla S., Pelz-Stelinski K.S. Antibacterial FANA oligonucleotides as a novel approach for managing the Huanglongbing pathosystem // Sci. Rep. – 2021. – Vol. 11. – p. 2760. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-82425-8.Sandoval-Mojica A.F., Hunter W.B., Aishwarya V., Bonilla S., Pelz-Stelinski K.S. Antibacterial FANA oligonucleotides as a novel approach for managing the Huanglongbing pathosystem // Sci. Rep. – 2021. – Vol. 11. – p. 2760. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-021-82425-8.Okamoto T., Okabe S. Ultraviolet absorbance at 260 and 280 nm in RNA measurement is dependent on measurement solution // Int. J. Mol. Med. – 2000. – Vol. 5. – p. 657-659.Okamoto T., Okabe S. Ultraviolet absorbance at 260 and 280 nm in RNA measurement is dependent on measurement solution // Int. J. Mol. Med. – 2000. – Vol. 5. – p. 657-659.Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice // Nucleic Acids Res. – 1994. – Vol. 22. – p. 4673-4680. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/22.22.4673.Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice // Nucleic Acids Res. – 1994. – Vol. 22. – p. 4673-4680. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/22.22.4673.Du Q., Thonberg H., Wang J., Wahlestedt C., Liang Z. A systematic analysis of the silencing effects of an active siRNA at all single-nucleotide mismatched target sites // Nucleic Acids Res. – 2005. – Vol. 33(5). – p. 1671-1677. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gki312.Du Q., Thonberg H., Wang J., Wahlestedt C., Liang Z. A systematic analysis of the silencing effects of an active siRNA at all single-nucleotide mismatched target sites // Nucleic Acids Res. – 2005. – Vol. 33(5). – p. 1671-1677. DOI: https://doi.org/10.1093/nar/gki312.Luige O, Karalė K, Bose PP, Bollmark M, Tedebark U, Murtola M, Strömberg R. Influence of sequence variation on the RNA cleavage activity of Zn2+−dimethyl-dppzPNA-based artificial enzymes // RSC Adv. – 2022. – Vol. 22. – p. 5398-5406. DOI: https://doi.org/10.1039/d1ra08319h.Luige O, Karalė K, Bose PP, Bollmark M, Tedebark U, Murtola M, Strömberg R. Influence of sequence variation on the RNA cleavage activity of Zn2+−dimethyl-dppzPNA-based artificial enzymes // RSC Adv. – 2022. – Vol. 22. – p. 5398-5406. DOI: https://doi.org/10.1039/d1ra08319h.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.