【人民政协网】客户端-让蔬菜不怕“吊死鬼”​——我国科学家破译昆虫Bt抗性进化遗传密码

       人民政协网北京4月2日电（记者 高志民）昆虫是地球上最古老的动物之一，全世界已知的昆虫有100万余种，是生物界中种类最为丰富的动物类群。它们与人类保持着“亦敌亦友”的微妙关系，许多有益昆虫，如家蚕、蜜蜂等，可以为人类创造巨大的经济价值；有些卫生害虫，如蚊子、跳蚤等，可以直接攻击人类或传播人类疾病，对人类健康造成了严重威胁；而其他大部分的昆虫是农业害虫，它们则需要通过取食植物获取营养以完成各个生长发育阶段，害虫取食导致农、林产品品质下降，产量降低，是农业生产中的巨大威胁。“人虫之战”不可忽视，人们一直在寻求战胜害虫为害的办法。

       在萝卜、白菜、甘蓝和油菜等十字花科蔬菜作物上，经常可以看见一种身形短小、通体绿色的害虫，其初孵的幼虫肉眼很难发现，末龄幼虫体长也仅为1厘米左右。尽管这种害虫个头小，但是在暴发为害时却能使作物大幅减产甚至绝收，这就是全世界农业生产中臭名昭著的小菜蛾，俗称“两头尖”或“吊死鬼”。农民为了防治这种害虫，常常在田间大量喷施化学农药，不幸的是，小菜蛾极为狡猾，它们很容易对各种化学农药产生抗性，使防治效果很不理想。更为严重的是，大量使用化学农药防治小菜蛾不仅污染环境，也容易在蔬菜中残留，从而威胁人类生命健康。因此，生物农药在绿色防控的大背景下应运而生，被认为是化学农药的良好替代品。

       苏云金芽胞杆菌（简称Bt）是土壤中一种常见的细菌，它能产生多种杀虫蛋白从而对许多昆虫都具有高效特异的毒杀作用，该菌产生的杀虫蛋白在人肠道中却无法发挥毒性，对人类和环境安全友好。因此，以其研发的Bt生物农药或Bt转基因抗虫作物可以很好地替代传统高毒的化学农药用于田间害虫绿色防控，在全世界创造了显著的经济、社会和生态效益。然而，随着Bt生物农药的大量不合理使用和Bt转基因抗虫作物的大面推广种植，这些Bt产品同样面临着害虫抗药性进化的严重问题。据报道，全世界已有包括小菜蛾在内的十余种害虫对Bt产生了不同水平的抗性，严重损害了Bt产品的应用价值。解析害虫Bt抗性机制，有助于延缓害虫Bt抗性发展和新型Bt产品研发推广，对于害虫绿色防控至关重要。

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队已从事小菜蛾Bt抗性机制研究20余年，致力于解密小菜蛾对Bt进化产生抗性的分子遗传密码。研究团队通过5年的持续科研攻关，在国际上首次发现小菜蛾体内一个被称为SE2的逆转座子插入突变与小菜蛾的Bt抗性密切相关，通过基因编辑技术完整敲除SE2可以显著降低小菜蛾Bt抗性水平。进一步研究发现，SE2作为自然遗传变异，在参与小菜蛾Bt抗性进化的过程中，主要发挥着“信号传输”的功能。昆虫激素信号通过SE2激活下游的MAPK信号通路，使小菜蛾中肠组织中与Bt杀虫蛋白结合的相关受体基因表达量下调，导致Bt杀虫蛋白在肠道中与受体的结合和对细胞膜的破坏减少，从而降低Bt杀虫蛋白对小菜蛾的毒杀作用，最终使小菜蛾对Bt生物农药产生了高抗性。

       研究结果揭示了小菜蛾对Bt产生抗性的关键分子密钥，即SE2逆转座子介导的自然遗传变异。这一变异信息将被用于监测田间小菜蛾Bt抗性水平，为小菜蛾Bt抗性治理和绿色防控提供关键技术支撑。研究结果推动了昆虫毒理学科的发展，并对昆虫抗药性机制解析指明了方向。