我国科学家揭示小菜蛾Bt抗性新机制

 

该研究发现了MAPK（丝裂原活化蛋白激酶）信号途径反式调控ALP（碱性磷酸酶）和ABC转运蛋白导致了小菜蛾对Bt杀虫剂的高抗性。研究结果对开发早期的Bt抗性分子检测技术，制定针对Bt杀虫剂或转Bt基因植物的抗药性治理策略具有重要的理论与实践意义。

小菜蛾是一种世界性重要农业害虫，每年因小菜蛾造成的损失高达40–50亿美元。Bt（苏云金芽孢杆菌)是一种革兰氏阳性菌，能产生多种特异性杀死害虫的杀虫晶体蛋白，因其对害虫高效，对人畜环境安全而在世界范围内得到广泛应用。同时，编码Bt杀虫蛋白的基因也被转入到了多种重要的粮棉作物中，在减少害虫危害、增加作物产量、减少化学农药对环境的污染等方面发挥了极其重要的作用。然而，Bt转基因农作物和Bt制剂的应用正面临着致命的威胁，即害虫对Bt的抗药性。目前，至少有6种重要农业害虫已在田间对Bt制剂或转Bt基因作物产生了抗药性。如果任由其抗性发展，当抗性水平达到一定程度时，无论是天然的Bt制剂还是转Bt基因作物都将变得毫无意义。
 

小菜蛾是世界上第一个对Bt产生抗药性的害虫。过去10余年，张友军团队先后建立了Bt敏感及多个Bt抗性的小菜蛾种群，包括对Bt杀虫蛋白Cry1Ac抗性近4000倍的近等基因系。利用这些特异的实验材料，系统揭示了小菜蛾对Bt杀虫剂的抗性遗传方式、抗性适合度以及交互抗性谱。并通过生物化学、分子生物学和细胞学的手段，揭示了小菜蛾对Bt的高抗性是由BtR-1抗性基因座内一个丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号途径关键基因(MAP4K4)反式调控多个Bt杀虫蛋白受体基因，包括BtR-1抗性基因座外的碱性磷酸酶(ALP)和BtR-1抗性基因座内的多个ABC转运蛋白(ABCC2和ABCC3)，导致其表达量下调从而引起了对Bt杀虫蛋白的高抗性。