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    [中國科學報]激素水平升高致農業害蟲產生殺蟲劑高抗性

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      近日,《自然—通訊》報道了中國農業科學院蔬菜花卉研究所研究員張友軍團隊最新發現,昆蟲激素水平升高可以激活絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號途徑,反式調控多個中腸受體基因差異表達,從而導致小菜蛾對蘇云金芽胞桿菌(Bt)殺蟲蛋白Cry1Ac產生高抗性。

      該研究在國際上首次揭示了經典的昆蟲激素可以參與昆蟲Bt抗性的新功能及其分子調控網絡。該成果有利于我國田間重大農業害蟲Bt抗性進化的監測預警和綜合治理,以及新型Bt生物殺蟲劑/轉Bt基因抗蟲作物的研發推廣和可持續應用。

      論文通訊作者張友軍介紹,小菜蛾是一種世界性十字花科蔬菜作物重大害蟲。Bt是一種革蘭氏陽性細菌,可高效特異地殺死不同害蟲,而對人畜環境安全無害。但是,害蟲對Bt產生了快速抗性進化。其中,小菜蛾是目前唯一被報道對Bt生物殺蟲劑產生高抗性的農業害蟲,是研究昆蟲對Bt抗性分子機制的理想材料。

      過去10余年間,張友軍團隊先后建立了Bt敏感和多個Bt抗性的小菜蛾種群,包括對Bt殺蟲蛋白Cry1Ac 抗性5000倍的近等基因系種群。

      前期,利用這些特異的實驗材料,該團隊在國際上首次揭示了小菜蛾對Bt殺蟲蛋白Cry1Ac的高抗性與BtR-1抗性基因座內一個MAPK信號途徑有關。他們發現,MARK信號途徑中的關鍵基因MAP4K4,反式調控多個中腸受體基因差異表達,引起小菜蛾對Bt殺蟲蛋白的抗性。

      在最新研究中,張友軍團隊在此基礎上進一步證實,MAPK信號途徑的確是反式調控小菜蛾不同中腸受體基因差異表達的“通用開關”。

      論文第一作者兼共同通訊作者、蔬菜花卉所副研究員郭兆將說,在Bt蛋白高抗的小菜蛾中,蛻皮激素和保幼激素含量均顯著升高。它們之間的串擾可激活MAPK信號途徑反式調控機制,使小菜蛾在維持正常生長發育的前提下對Bt殺蟲蛋白完美進化,產生高抗性。

      相關論文信息:https://doi.org/10.1038/s41467-020-16608-8

    (單位:中國農業科學院蔬菜花卉研究所 )
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