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小菜蛾為何能抗Bt農(nóng)藥,？相關(guān)研究取得新進(jìn)展

2022-03-03 18:11:00 來源：新京報(bào) A+A-

新京報(bào)訊（記者周懷宗）Bt抗性正在成為農(nóng)業(yè)植保的重要問題之一,，近日，記者從中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院獲悉,，該院蔬菜花卉研究所張友軍團(tuán)隊(duì)在小菜蛾Bt抗性中腸受體基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究領(lǐng)域取得新進(jìn)展，研究結(jié)果為昆蟲Bt抗性轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究提供了全新視角,。相關(guān)研究發(fā)表在國際著名期刊《影響因子（PLoS Genetics）》上,。

Bt是蘇云金芽胞桿菌的簡稱，屬革蘭氏陽性細(xì)菌,，它產(chǎn)生的多種殺蟲蛋白可以殺死多種農(nóng)業(yè)害蟲,，具有靶標(biāo)特異、環(huán)境友好的特點(diǎn),，基于Bt殺蟲蛋白的生物殺蟲劑及轉(zhuǎn)基因作物已廣泛應(yīng)用于全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn),。

然而，隨著Bt生物殺蟲劑和轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲作物的大面積使用與推廣,，害蟲對Bt快速進(jìn)化產(chǎn)生抗藥性,，嚴(yán)重制約了Bt生物技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展。據(jù)介紹,，目前,，全世界至少已經(jīng)有9種重大農(nóng)業(yè)害蟲在田間對Bt生物殺蟲劑和轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲作物產(chǎn)生了高抗性。

其中,，小菜蛾是為害十字花科蔬菜和作物的重要害蟲,，每年在全球造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)40億－50億美元，并且對多種化學(xué)和生物殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性,，是最早在田間被報(bào)道對Bt生物殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性的農(nóng)業(yè)害蟲,。

張友軍團(tuán)隊(duì)前期研究已表明，小菜蛾昆蟲激素含量升高及其串?dāng)_激活的MAPK信號途徑反式調(diào)控中腸受體和非受體同源基因差異表達(dá),，從而使小菜蛾在維持正常生長發(fā)育的前提下對Bt Cry1Ac殺蟲蛋白產(chǎn)生完美的高抗性,。然而，MAPK信號途徑調(diào)控中腸基因差異表達(dá)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制仍不清楚,。

在前期研究的基礎(chǔ)上,，張友軍團(tuán)隊(duì)此次成功解析了小菜蛾Bt Cry1Ac殺蟲蛋白受體基因PxmALP的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn),，該基因的啟動(dòng)子序列在Cry1Ac敏感和抗性種群中雖然存在多個(gè)SNP位點(diǎn),，但這些位點(diǎn)并不影響PxmALP的啟動(dòng)子活性。進(jìn)一步分析表明,，PxmALP啟動(dòng)子區(qū)存在多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn),，其中轉(zhuǎn)錄因子GATAd在敏感種群中表達(dá)量顯著高于抗性種群，且可差異調(diào)控敏感和抗性小菜蛾啟動(dòng)子活性變化,。

隨后,，通過定點(diǎn)突變、EMSA及酵母單雜等實(shí)驗(yàn)技術(shù),，該研究驗(yàn)證了GATAd可與敏感和抗性小菜蛾啟動(dòng)子中不同的結(jié)合位點(diǎn)特異性結(jié)合,。此外，在抗性啟動(dòng)子中GATAd結(jié)合位點(diǎn)附近，連續(xù)六個(gè)核苷酸的插入顯著抑制了GATAd的調(diào)控活性,?？剐孕〔硕攴N群中利用RNAi沉默MAPK信號途徑上游的MAP4K4基因后，GATAd和PxmALP基因的表達(dá)量顯著上調(diào),，說明MAPK信號途徑通過反式調(diào)控GATAd從而調(diào)控PxmALP基因的表達(dá),，導(dǎo)致小菜蛾對Bt殺蟲蛋白Cry1Ac產(chǎn)生高抗性。

據(jù)介紹,，該研究為昆蟲Bt抗性相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制研究提供了重要借鑒,，并為揭示害蟲Bt抗性進(jìn)化機(jī)制提供了理論支撐。

新京報(bào)記者周懷宗