Overexpression of cytochrome P450 CYP6CM1 gene in Bemisia tabaci (Gennadius) in the cotton fields of the Çukurova Region, Turkey

In Cukurova region, neonicotinoid group insecticides are widely usedin cotton cultivation areas for controlling B. tabaci; as a result of thisuse, there is a problem of resistance in these areas. In this study,cytochrome P450 CYP6CM1 relative expression levels, which are theindicators of imidacloprid resistance, were analyzed. Five different B.tabaci populations were collected from Adana city cotton cultivationareas in 2018 and the indicators were observed. On the other hand,GST gene relative expression profile, which is an efficient factor inmetabolic resistance, cytochrome P450, carboxylesterase (AcHE) andGlutathion S transferase (GST) enzyme activities were determined.The highest cyp6cm1 and GST genes relative activities weredetermined in Meletmez population; the activity level was 18, 2 and 9times higher than susceptible population. On the other hand, thehighest and lowest cytochrome P450 enzyme activity was observed inMeletmez and Solaklı populations, respectively. According to theanalyses, it can be concluded that there is extensive imidacloprid andneonicotinoid resistance of B. tabaci populations in Çukurova Regioncotton cultivation areas. As a result, excessive gene expression andhigh-level enzyme activities indicate that there is a resistance in thestudied area based on enforced monooxygenases activity.

Çukurova bölgesi pamuk alanlarında Bemisia tabaci (Gennadius)’de aşırı düzeyde sitokrom P450 CYP6CM1 gen ekspresyonu

Çukurova bölgesi polikültür tarımın yapıldığı bir bölgedir. Bu bölgede pamuk ekim alanlarında B. tabaci mücadelesinde neonikotinoid grubu insektisitler yoğun bir şekilde kullanılmakta olup, direnç problemi ile karşılaşılmaktadır. Çalışmada 2018 yılı, Adana ili pamuk alanlarından toplanmış beş farklı B. tabaci popülasyonunda imidacloprid dayanıklılığı göstergesi olan sitokrom P450 CYP6CM1 geni relatif expresyon düzeyleri incelenmiştir. Ayrıca metabolik dayanıklılıkda etkili GST geni relatif expresyon profili, sitokrom P450, karboksil esteraz(AcHE) ve Glutathion S transferaz (GST) enzim etkinlikleri belirlenmiştir. En yüksek relatif aktivite Meletmez populasyonunda CYP6CM1 geni 18.2 kat ve Gst geni 9 kat daha fazla gen regülasyonu belirlenmiştir. Ayrıca en yüksek ve en düşük sitokrom P450 enzim aktivitesi meletmez ve solaklı popülasyonlarında gözlemlenmiştir. Yapılan analizlerde Çukurova bölgesi pamuk alanlarında B. tabaci popülasyonlarında yaygın imidacloprid ve neonikotinoid dayanıklılığı durumundan bahsedilebilir. Sonuç olarak, aşırı gen expresyonu ve yüksek düzeydeki enzim etkinlikleri, bölgede güçlendirilmiş monooksigenaz etkinliğine dayanan direncin varlığını ortaya koymaktadır.

___

Ahmad M, Arif M I, Denholm I 2003. High resistance of field populations of the cotton aphid Aphis gossypii Glover (Homoptera: Aphididae) to pyrethroid insecticides in Pakistan. Journal of Economic Entomology 96: 875-878.

Anonymous 2019. Türkiye istatistik kurumu, 26.03.2019. http://www.tuik.gov.tr.

Bass C, Field L M 2011. Gene amplification and insecticide resistance. Pest Management Science 67 (8): 886-890.

Bel-Kadhi M S 2008. Molecular characterization of Bemisia tabaci biotypes in Southern Tunisia. Tunisian Journal of Plant Protection, 3(2): 79-85.

Bradford M M 1976. A rapid and sensitive metod for the quantitation of microgram quantites of protein. utulizing the principle of protein dye binding. Analytical Biochemistry, 72:248-254.

Cahill M, Gorman K, Day S, Denholm I, Elbert A, Nauen R 1996. Baseline determination and detection of resistance to imidacloprid in Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae). Bull. Entomol. Res. 86, 343–349.

De Barro P J, Liu S S, Boykin L M, Dinsdale A B 2011. Bemisia tabaci: a statement of species status, Annual. Review. Entomology. 56: 1–19.

Devonshire A L, Moores G D 1982. A carboxylesterase with broad substrate specify causes organophosphorus, carbamate and pyrethroid resistance in peach-potato aphids (Myzus persicae). Pesticide Biochemistry Physiology, 18: 235-246.

Feyereisen R 2005. Insect Cytochrome P450. Comprehensive Molecular Insect Science: Biochemistry and Molecular Biology. Gilbert L.I., Iatrou K. and G. S.S. Amsterdam, Elsevier. 4: 1-77.

Field L M, Blackman R L, Tyler-Smith C, Devonshire A L 1999. Relationship between amount of esterase and gene copy number in insecticide resistant Myzus persicae (Sulzer). Biochemical Journal, 339 (3): 737-742.

Habig, W. H; Pabst, M. J and Jacoby, W. B. (1974). Glutathione S-transferases: the first enzymatic step in mercapturic acid formation. J. Biol. Chem.,249:7130-7139.

Hemingway J, Georghiou G P 1984. Differential suppression of organophosphorus resistance in Culex quinquefasciatus by the synergists IBP, DEF, and TPP. Pesticide Biochemistry and Physiology, 21 (1): 1-9.

Hsieh C, Wang C, Ko C 2006. Analysis of Bemisia tabaci (Hemiptera ) species complex and distribution in Eastern Asia based on mitochondrial DNA markers. Entomological Society of America, 1: 768– 775.

Karunker I, Moroub E, Nikoub D, Nauen R, Sertchook R, Stevenson B J, Paine M J I, Morin S, Vontas J 2009. Structural model and functional characterization of the Bemisia tabaci CYP6CM1vQ, a cytochrome P450 associated with high levels of imidacloprid resistance. Insect Biochemical. Molecular Biology. 39:697–706.

Jeschke P, Nauen R, Schindler M, Elbert A 2011. Overview of the status and global strategy for neonicotinoids. Journal of Agriculture Food Chemistry, 59: 2897-2908.

Kaygısız H 1976. Akdeniz Bölgesi Pamuklarında Zarar Yapan Beyazsinek (Bemisia tabaci Genn.)’nin Tanınması,Biyolojisi,Yayılış Alanları,Zararı,Konukçuları ve Mücadelesi Üzerinde Araştırmalar.Tarım ve Orman Bakanlığı Zirai Mücadele ve Zirai Karantina Genel Müdürlüğü,Adana Bölge Zirai Mücadele Araştırma Enstitüsü Müdürlüğü Yayınları,Araştırma Eserleri Serisi No : 45, 58.

Kranthi K R 2005. Insecticide Resistance -Monitoring, Mechanisms and Management Manual. Central Institute for Cotton Research, Nagpur, 153: 75-77.

Karunker I, Benting J, Lueke B, Ponge T, Nauen R, Rodikatis E, Vontas J, Gorman K, Denholm I, Morin S 2008. Over-expression of cytochrome P450 CYP6CM1 is associated with high resistance to imidacloprid in the B and Q biotypes of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae). Insect Biochemistry and Molecular Biology 38:634– 644.

Li j, Li X, Bai R, Shi Y, Tang Q, An S, Song Q, Yan F 2014. RNA interference of the P450 CYP6CM1 gene has different efficacy in B and Q biotypes of Bemisia tabaci. DOI 10.1002/ps.3903.

Liang P, Guo Y, Zhou X, Gao X 2014. Expression Profiling in Bemisia tabaci under Insecticide Treatment: Indicating the Necessity for Custom Reference Gene Selection.. PLoS ONE 9(1): e87514. doi:10.1371/journal.pone.0087514.

Livak K J, Schmittgen T D 2001. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2[-Δ Δ C[T]] method]. Methods, 25:402- 408.

Moya A, Guirao P, Cifuentes D, Beitia F, Cenis J L 2001. Genetic diversity of Iberian populations of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) based on random amplified polymorphic DNA-polymerase chain reaction. Molecular Ecology, 10(4): 891–897.

Nauen R, Stumpf N, Elbert A, 2002. Toxicological and mechanistic studies on neonicotinoid cross resistance in Q type Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae).- Pest Management Science, 58 (9): 868-875.

Nauen R 2007. Insecticide resistance in disease vectors of public health importance. Pest Manag. Sci. 63: 628-633.

Nauen R, Jeschke P, Copping L 2008. In Focus: Neonicotinoid insecticides Editorial. Pest Management Science 64 (11): 1081-1081.

Puinean A M, Foster S P, Oliphant L, Denholm I, Field L M, Millar N S, Williamson M S, Bass C 2010. Amplification of a Cytochrome P450 Gene Is Associated with Resistance to Neonicotinoid Insecticides in the Aphid Myzus persicae. PLoS Genet 6(6): e1000999. doi:10.1371/journal.pgen.1000999.

Qiong R, Yong-hua X, Chen L, Hong-yu Z, Jones C M, Devine G J, Gorman K, Denholm I 2012. Characterisation of Neonicotinoid and Pymetrozine Resistance in Strains of Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae) from China. Journal of Integrative Agriculture . 11(2): 321-326.

Rauch N, Nauen R 2003. Identification of biochemical markers linked to neonicotinoid cross resistance in Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae). Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 54(4): 165- 176.

Roditakis E, Morou E, Tsagkarakou A, Riga M, Nauen M, Paine M, Morin S, Vontas J 2011. Assessment of the Bemisia tabaci CYP6CM1vQ transcript and protein levels in laboratory and field-derived imidacloprid-resistant insects and crossmetabolism potential of the recombinant enzyme. Insect Science 18(1): 23–29.

Satar G, Ulusoy R M, Nauen R, Dong K 2018. Neonicotinoid insecticide resistance among populations of Bemisia tabaci in the Mediterranean region of Turkey. Bulletin of Insectology 71 (2): 171- 177.

Scott J G 1999. Cytochromes P450 and insecticide resistance. Insect Biochemistry and Molecular Biology, 29: 757–777.

Sparks T C, Nauen R 2015. IRAC: Mode of action classification and insecticide resistance management. Pesticide Biochemistry and Physiology 121 (2015) 122–128.

Şekeroğlu E, Karut K, Yıldız S, Kazak C 1998. Spatial distribution of preimaginal Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) in cotton. Proceedings of the World Cotton Research Conference 2, Athens, Greece pp. 644-647.

Ulusoy M R, Sarı A, Can C, Uygun N 1996. Pamuk beyazsineği, Bemisia tabaci (Gennadius)'nin farklı kültür bitkileri üzerindeki gelişmesinin saptanması, 186- 191. Türkiye 3. Entomoloji Kongresi (24-28 Eylül 1996, Ankara) Bildirileri, 716 s.

Ulusoy S, Atakan E, Dinçer S 2018. Neonicotinoid resistance of Aphis gossypii Glover, 1877 (Hemiptera: Aphididae) in cotton fields of Çukurova Region, Turkey. Turkish Entomolgy, 42 (1): 23-31.

Wang K I, Guo Q L, Xia X M, Wang H Y, Liu T X 2007. Resistance of Aphis gossypii (Homoptera: Aphididae) to selected insecticides on cotton from five cotton production regions in Shandong, China. Journal of Pesticide Science, 32 (4): 372-378.

Wang Z, Yao M, Wu Y 2009. Cross-resistance, inheritance and biochemical mechanisms of imidacloprid resistance in B-biotype Bemisia tabaci. Pest Management Science, 65 (11):1189-94.

Yang X, He C, Xie W, Liu Y, Xia J, Yang Z, Guo L, Wen Y, Wang S, Wu Q, Yang F, Zhou X, Zhang Y 2014. Glutathione S-transferases are involved in thiamethoxam resistance in the field whitefly Bemisia tabaci Q (Hemiptera: Aleyrodidae). doi: 10.1016/j.pestbp.2016.04.003
KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi-Cover
  • ISSN: 2619-9149
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2018
Sayıdaki Diğer Makaleler

Kanola Yağı İçeren Yemlerle Beslenen Avrupa Deniz Levreği (Dicentrarchus labrax L.)’nin Sindirim Kanalı Boşaltım Süresinin Belirlenmesi

Hatice Asuman YILMAZ

Çataldağ (Balıkesir-Susurluk) Çevresinin Carabidae, Staphylinidae, Elateridae, Cleridae, Cerambycidae ve Chrysomelidae (Coleoptera) Faunası Üzerine Çalışmalar

Sakin Vural VARLI, Hakan SÜRGÜT, Aylin TÜVEN, Nicklas JANSSON

Arazi Toplulaştırma Projelerinin Tarımsal Mekanizasyon İşletmeciliğine Etkisi

Hamza KUZU, Hasan DEĞİRMENCİ

Bazı Kavuzsuz Arpaların (Hordeum vulgare L. var. nudum Hook. f.) Verim ve Bazı Kalite Özelliklerinin Belirlenmesi

Soner YÜKSEL, Saime İKİNCİKARAKAYA ÜNVER

Yabani Yenilebilir Mantar Suillus granulatus'un Antioksidan Potansiyeli ve Element İçerikleri

Hayri BABA, Ilgaz AKATA, Waseem MUSHTAQ, Mustafa SEVİNDİK

Diyarbakır İlinde Yetişen Badem Ağaçlarından Endofit ve Epifit Bakteri Türlerinin İzolasyonu ve Bitki Gelişimini Teşvik Eden Mekanizmalarının Karakterizasyonu

Zekiye Ceren AKTAN, SONER SOYLU

Tarım İşletmelerinde Girişimci Becerilerinin Oluşmasında Sosyal Sermayenin Rolü

Zeki BAYRAMOĞLU, Kemalettin AĞIZAN

Bitki Yaşı ve Hasat Zamanının Kuşkonmaz Verimi ve Sürgün Kalitesi Üzerine Etkileri

Şebnem KÖKLÜ, Sevda DOLUNBAY, Gökçen YAKUPOĞLU, Aygül KARACA, Abdullah HAVAN, Ahmet KORKMAZ

Bazı Soya Fasulyesi [Glycine Max (L.) Merr.] Genotipleri Arasında Agronomik Özelliklerin ve ISSR Yönteminin Karşılaştırmalı Analizi

Emine ARSLAN, Elif GÜLBAHÇE MUTLU, Ömer DURSUN, Ahmet BAĞCI

Siyah Alaca ve Doğu Anadolu Kırmızısı Irkına Ait Sığırların Mycoplasma bovis ile Enfekte Sütlerinden Köken Alan Eksozomlardaki Yangı Ile Ilişkili miRNA’ların Ekpresyon Profili

Selçuk ÖZDEMİR