8月5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研究員張友軍團(tuán)隊(duì)首次發(fā)現(xiàn)一個(gè)中腸轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)協(xié)助小菜蛾對Bt生物殺蟲劑產(chǎn)生高抗性的分子機(jī)制。相關(guān)研究成果日前發(fā)表在國際期刊《創(chuàng)新》上。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民通常使用殺蟲劑來防治害蟲。但是，長期大量使用殺蟲劑也會帶來一個(gè)新問題：害蟲會不斷進(jìn)化出殺蟲劑抗藥性。這似乎是一場無止境的賽跑：人類不斷研發(fā)新的殺蟲劑，害蟲不斷進(jìn)化出新的殺蟲劑抗藥性。
張友軍告訴記者，全球性重大農(nóng)業(yè)害蟲小菜蛾每年造成的全球經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)40億—50億美元。更重要的是，小菜蛾對幾乎所有的殺蟲劑均產(chǎn)生了抗藥性。
研究人員發(fā)現(xiàn)，小菜蛾體內(nèi)的蛻皮激素(20E)含量升高是它對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性的一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)小菜蛾對Bt生物殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性后，它們體內(nèi)的20E含量會顯著升高，從而抵抗Bt生物殺蟲劑的毒殺作用。
但是，為什么小菜蛾體內(nèi)的20E含量會升高？論文共同通訊作者、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜花卉研究所研究員郭兆將解釋，小菜蛾中腸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)在其中發(fā)揮了重要作用。
“通常來說，害蟲在進(jìn)化出抗藥性以后，會付出一定的生存代價(jià)。比如，死亡率升高、生長發(fā)育停滯、后代數(shù)量減少等。這些代價(jià)就像是害蟲產(chǎn)生抗藥性被開的‘罰單’。然而，令人驚訝的是，小菜蛾在進(jìn)化出Bt生物殺蟲劑高抗性后，卻并沒有被開‘罰單’，依然活得自由自在。”郭兆將說。
那么，小菜蛾是如何做到這一點(diǎn)的？科研人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)小菜蛾體內(nèi)的20E含量過度升高時(shí)，它們會通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路來抑制轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)的表達(dá)量，從而降低20E的含量。這一過程在小菜蛾的中腸中形成了一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)路，使得20E的含量能夠適度升高，從而維持了小菜蛾體內(nèi)20E的內(nèi)穩(wěn)態(tài)。這樣一來，小菜蛾在形成對Bt生物殺蟲劑的抗性的同時(shí)，成功避免了付出與抗藥性進(jìn)化相關(guān)的代價(jià)。
“這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅揭示了小菜蛾對Bt生物殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性的分子機(jī)制，也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了新思路。未來，我們可以通過改變該中腸轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)路中的任意一個(gè)環(huán)節(jié)，來抑制害蟲的生長發(fā)育和抗藥性進(jìn)化，從而更有效地防治害蟲，保護(hù)農(nóng)作物免受侵害。”張友軍說。
