植保所研究发现棉铃虫对Bt作物的抗性新机制
近日，从中国农业科学院植物保护研究所获悉，该所经济作物虫害监测与控制团队研究发现，棉铃虫苏云金芽孢杆菌（Bt）毒素受体基因ABCC2的变异可以导致其对Bt作物产生高水平的抗性，但这种变异显著增加了抗性棉铃虫对另外一种生物毒素阿维菌素的敏感性。相关研究成果2月12日在线发表于国际知名期刊《公共图书馆•病原（PLoS Pathogens）》上。
据悉，苏云金芽孢杆菌（Bt）代谢过程中产生的晶体蛋白对多种害虫具有毒杀作用，利用转基因技术培育的Bt棉花、Bt玉米和Bt大豆已在全球范围内商业化种植。
阿维菌素是一类具有杀虫、杀螨和杀线虫活性的十六元大环内酯化合物，由链霉菌中阿维链霉菌发酵产生，广泛用于农业害虫的防治。腺苷三磷酸结合盒式转运蛋白（ABC转运蛋白）是一类膜整合蛋白，对维持细胞正常的生理功能起重要作用；ABCC2是ABC转运体家族基因的重要成员，负责在昆虫的肠腔及消化道中富集运送重金属离子、次生代谢物到体外，是昆虫体内新发现的潜在的毒素受体，在昆虫代谢清除外源毒素的过程中发挥重要功能。该研究发现，棉铃虫ABCC2是Bt毒素Cry1Ac的受体，其变异可导致Bt-Cry1Ac毒素丧失在棉铃虫中肠内的结合位点而产生对Bt作物的高水平抗性。由于棉铃虫ABCC2基因具有从虫体内代谢排除阿维菌素的生物学功能，ABCC2的变异导致了阿维菌素在虫体内的积累而显著增加了其杀虫毒性。该研究证实了棉铃虫对两种生物毒素存在负交互抗性现象并阐述了其分子机理，为棉铃虫等靶标害虫对Bt作物的抗性治理提供了新思路。同时，本研究还为深入解析棉铃虫/Bt毒素/阿维菌素的互作关系，进一步明确昆虫与病原微生物的协同进化机制奠定了基础。
该研究由植保所与华中师范大学等单位合作完成，得到了国家自然科学基金创新研究群体等项目的资助。植保所为论文的第一完成单位，肖玉涛博士为论文第一作者，吴孔明院士为论文通讯作者。
论文链接： http://www.plospathogens.org/article/info:doi/10.1371/journal.ppat.1005450