工人日?qǐng)?bào)客戶端記者 黃哲雯 “發(fā)現(xiàn)昆蟲(chóng)激素水平升高可以激活MAPK信號(hào)途徑反式調(diào)控多個(gè)中腸受體基因差異表達(dá)，從而導(dǎo)致小菜蛾對(duì)蘇云金芽胞桿菌(Bt)殺蟲(chóng)蛋白Cry1Ac產(chǎn)生高抗性”——記者從中國(guó)農(nóng)科院獲悉，該院蔬菜花卉研究所張友軍團(tuán)隊(duì)的這項(xiàng)研究在國(guó)際上首次揭示了經(jīng)典的昆蟲(chóng)激素可以參與昆蟲(chóng)Bt抗性的新功能及其分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于我國(guó)田間重大農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)Bt抗性進(jìn)化的監(jiān)測(cè)預(yù)警和綜合治理，以及新型Bt生物殺蟲(chóng)劑/轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物的研發(fā)推廣和可持續(xù)應(yīng)用具有重要的理論和實(shí)踐意義。
      相關(guān)研究在線發(fā)表于國(guó)際著名期刊《自然（Nature）》的子刊《Nature Communications》，該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目和青年科學(xué)基金項(xiàng)目以及中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程等項(xiàng)目資助。
      小菜蛾是一種十字花科蔬菜作物的重大害蟲(chóng)，每年在全球造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)40至50億美元，在我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)到7.7億美元。Bt是一種革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌，它能產(chǎn)生多種殺蟲(chóng)蛋白，高效特異地殺死不同害蟲(chóng)而對(duì)人畜環(huán)境安全無(wú)害。目前，基于Bt殺蟲(chóng)蛋白研發(fā)的Bt生物殺蟲(chóng)劑和轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物為全世界化學(xué)殺蟲(chóng)劑的減施、害蟲(chóng)綠色防控和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全做出了極大貢獻(xiàn)。
      然而，昆蟲(chóng)對(duì)Bt的快速抗性進(jìn)化嚴(yán)重威脅著B(niǎo)t生物殺蟲(chóng)劑和轉(zhuǎn)Bt基因抗蟲(chóng)作物的研發(fā)推廣及可持續(xù)應(yīng)用。目前，至少已經(jīng)有9種重要農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)在田間對(duì) Bt產(chǎn)生了高抗性，其中，小菜蛾是最早也是目前唯一被報(bào)道在田間對(duì)Bt生物殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生高抗性的農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)，而其基因組的解析使其成為研究昆蟲(chóng)對(duì)Bt抗性分子機(jī)制的理想材料。
      過(guò)去10余年間，張友軍團(tuán)隊(duì)先后建立了Bt敏感和多個(gè)Bt抗性的小菜蛾種群，包括對(duì)Bt殺蟲(chóng)蛋白Cry1Ac 抗性5000倍的近等基因系種群。研究中，張友軍團(tuán)隊(duì)證實(shí)MAPK信號(hào)途徑的確是反式調(diào)控小菜蛾不同中腸受體基因差異表達(dá)的“通用開(kāi)關(guān)”，并發(fā)現(xiàn)在Bt殺蟲(chóng)蛋白Cry1Ac高抗小菜蛾中，蛻皮激素(20E)和保幼激素(JH)含量均顯著升高且它們之間的串?dāng)_可以激活MAPK信號(hào)途徑反式調(diào)控機(jī)制，使小菜蛾在維持正常生長(zhǎng)發(fā)育的前提下對(duì)Bt 殺蟲(chóng)蛋白完美進(jìn)化產(chǎn)生高抗性。

      這項(xiàng)研究揭示了經(jīng)典昆蟲(chóng)激素迄今為止尚未發(fā)現(xiàn)的新功能，闡明了激素信號(hào)可塑性是生物抵御外界病原菌入侵的跨界通用策略。在該昆蟲(chóng)激素串?dāng)_調(diào)控的“生長(zhǎng)發(fā)育-免疫防御權(quán)衡”模型中，JH和20E相互拮抗共同控制昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育和免疫防御等生理過(guò)程。當(dāng)昆蟲(chóng)幼蟲(chóng)進(jìn)食Bt病原菌后，其中腸上皮細(xì)胞中JH/20E結(jié)合各自Met-Tai和EcR-USP異源二聚體受體復(fù)合物以啟動(dòng)下游應(yīng)答基因轉(zhuǎn)錄，JH和20E含量升高會(huì)激活下游MAPK信號(hào)途徑，進(jìn)而操縱不同轉(zhuǎn)錄因子來(lái)調(diào)控多個(gè)中腸受體基因的差異表達(dá)，最終導(dǎo)致寄主昆蟲(chóng)在不影響生長(zhǎng)發(fā)育的前提下，對(duì)Bt 殺蟲(chóng)蛋白進(jìn)化產(chǎn)生高抗性。

      編輯：安彥璟

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