我科學家發現棉鈴蟲對Bt作物的抗性新機制

蘇云金芽孢桿菌（Bt）代謝過程中產生的晶體蛋白對多種害蟲具有毒殺作用，利用轉基因技術培育的Bt棉花、Bt玉米和Bt大豆已在全球范圍內商業化種植。中國農科院植保所研究組研究發現， 棉鈴蟲Bt毒素受體基因ABCC2的變異可以導致其對Bt作物產生高水平的抗性，但這種變異顯著增加了抗性棉鈴蟲對另外一種生物毒素阿維菌素的敏感性。研究成果于2月12日在線發表于院選頂尖核心期刊PLoS Pathogens。

阿維菌素是一類具有殺蟲、殺螨和殺線蟲活性的十六元大環內酯化合物，由鏈霉菌中阿維鏈霉菌發酵產生，廣泛用于農業害蟲的防治。腺苷三磷酸結合盒式轉運蛋白（ABC轉運蛋白）是一類膜整合蛋白，對維持細胞正常的生理功能起重要作用；ABCC2是ABC轉運體家族基因的重要成員，負責在昆蟲的腸腔及消化道中富集運送重金屬離子、次生代謝物到體外，是昆蟲體內新發現的潛在的毒素受體，在昆蟲代謝清除外源毒素的過程中發揮重要功能。本項研究發現：棉鈴蟲ABCC2是Bt-Cry1Ac毒素的受體，其變異可導致Bt-Cry1Ac毒素喪失在棉鈴蟲中腸內的結合位點而產生對Bt作物的高水平抗性。由于棉鈴蟲ABCC2基因具有從蟲體內代謝排除阿維菌素的生物學功能，ABCC2的變異導致了阿維菌素在蟲體內的積累而顯著增加了其殺蟲毒性。此項科學發現證實了棉鈴蟲對兩種生物毒素存在負交互抗性現象并闡述了其分子機理，為棉鈴蟲等靶標害蟲對Bt作物的抗性治理提供了新思路。同時，本研究還為深入解析棉鈴蟲/Bt毒素/阿維菌素的互作關系，進一步明確昆蟲與病原微生物的協同進化機制奠定了基礎。

該研究工作是中國農業科學院植物保護研究所與華中師范大學等單位合作完成的，得到國家自然科學基金創新研究群體等項目的資助。