科学家揭示小菜蛾Bt抗性新机制

　　近日，中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军研究员领衔的蔬菜虫害防控创新团队与国外同行合作在小菜蛾抗Bt (Bacillus thuringiensis)分子机制领域取得重要进展。这一原创性研究成果于2015年4月13日发表在国际著名遗传学期刊《公共科学图书馆•遗传学（PLoS Genetics）》上。

　　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。

　　本项成果得到了国家自然科学基金和“863”计划等项目资助。