皇冠比分24500手机手机版官网澎湃新聞(www.thepaper.cn)從中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所獲悉,近日,中國(guó)農(nóng)科院張友軍研究員團(tuán)隊(duì)在Cell旗下國(guó)際著名綜合性學(xué)術(shù)期刊《創(chuàng)新》(The Innovation,IF=33.2)發(fā)表了最新研究成果“中腸轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)有利于昆蟲(chóng)宿主抵御細(xì)菌病原體”(“A midgut transcriptional regulatory loop favors an insect host to withstand a bacterial pathogen”)。研究結(jié)果為昆蟲(chóng)Bt抗性分子機(jī)制的闡明提供了全新的視角,對(duì)田間Bt抗性分子監(jiān)測(cè)和抗性治理具有重要的理論和實(shí)踐指導(dǎo)意義。
通常來(lái)說(shuō),害蟲(chóng)在進(jìn)化出抗藥性以后,會(huì)導(dǎo)致一定的適合度代價(jià),比如,死亡率升高,生長(zhǎng)發(fā)育停滯,后代數(shù)量減少等。這些代價(jià)就像是害蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性被開(kāi)的“罰單”。然而,令人驚訝的是,小菜蛾在進(jìn)化出Bt生物殺蟲(chóng)劑高抗性后,卻并沒(méi)有被開(kāi)“罰單”,依然活得自由自在。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)不僅揭示了小菜蛾對(duì)Bt生物殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗藥性的分子機(jī)制,也為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了新的思路。未來(lái)可以通過(guò)改變?cè)撝心c轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)路中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)來(lái)抑制害蟲(chóng)的生長(zhǎng)發(fā)育和抗藥性進(jìn)化,從而更有效地防治害蟲(chóng),保護(hù)農(nóng)作物免受害蟲(chóng)的侵害。該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新研究群體項(xiàng)目和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技創(chuàng)新工程項(xiàng)目等資助。
但是,為什么小菜蛾體內(nèi)的20E含量會(huì)升高呢?這就是該研究的新發(fā)現(xiàn):小菜蛾中腸的轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)(PxDfd/miR-8545/PxGLD/20E/PxDfd)在其中發(fā)揮了重要作用。轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)中的轉(zhuǎn)錄因子和miRNA分別作為轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的重要調(diào)節(jié)因子,能夠調(diào)控基因的表達(dá)量變化。在這個(gè)研究中,科研團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)PxDfd是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子,它的表達(dá)量降低會(huì)導(dǎo)致中腸中一個(gè)miR-8545表達(dá)量增加,而miR-8545的表達(dá)量增加會(huì)抑制一個(gè)葡萄糖脫氫酶(GLD)基因的表達(dá)。葡萄糖脫氫酶是一種新發(fā)現(xiàn)的20E降解酶,當(dāng)它的表達(dá)被抑制時(shí),20E的含量就會(huì)顯著增加。
有一種全球性重大農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)叫小菜蛾,每年造成全球經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)40-50億美元。更重要的是該害蟲(chóng)對(duì)幾乎所有的殺蟲(chóng)劑均產(chǎn)生了嚴(yán)重的抗藥性。那么,小菜蛾是怎樣對(duì)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗藥性的呢?研究人員發(fā)現(xiàn),小菜蛾體內(nèi)的蛻皮激素(20E)含量升高是一個(gè)關(guān)鍵因素。當(dāng)小菜蛾對(duì)Bt生物殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗藥性后,它們體內(nèi)的20E含量會(huì)顯著升高,從而抵抗Bt生物殺蟲(chóng)劑的毒殺作用。
在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,害蟲(chóng)危害是一大難題。因此,人們通常使用殺蟲(chóng)劑來(lái)防治這些害蟲(chóng)。但是,長(zhǎng)期大量使用殺蟲(chóng)劑會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題:害蟲(chóng)會(huì)不斷進(jìn)化出對(duì)殺蟲(chóng)劑的抗藥性。這似乎是一場(chǎng)無(wú)止盡的“賽跑”,人類(lèi)不斷研發(fā)新的殺蟲(chóng)劑,而害蟲(chóng)也不斷進(jìn)化出新的殺蟲(chóng)劑抗藥性。
科研人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)抗性小菜蛾體內(nèi)的20E含量過(guò)度升高以后,會(huì)通過(guò)負(fù)反饋調(diào)節(jié)通路抑制PxDfd的表達(dá)量以降低20E含量,從而在小菜蛾中腸中形成一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)路(PxDfd/miR-8545/PxGLD/20E/PxDfd)調(diào)控20E含量適度升高,以此維持小菜蛾中20E的內(nèi)穩(wěn)態(tài),在形成Bt生物殺蟲(chóng)劑抗性的同時(shí)成功避免被開(kāi)“罰單”。
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