近日，一項(xiàng)來(lái)自中國(guó)農(nóng)科院的研究，發(fā)現(xiàn)了小菜蛾對(duì)Bt殺蟲(chóng)蛋白進(jìn)化產(chǎn)生高抗性的分子機(jī)制，該研究在國(guó)際上首次報(bào)道了一個(gè)中腸轉(zhuǎn)錄調(diào)控環(huán)作為關(guān)鍵“調(diào)控護(hù)盾”，為昆蟲(chóng)Bt抗性分子機(jī)制闡明提供全新的視角。研究成果發(fā)表于《細(xì)胞（Cell）》旗下著名期刊《創(chuàng)新（The Innovation）》。
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)劑有一個(gè)問(wèn)題：害蟲(chóng)會(huì)不斷進(jìn)化出殺蟲(chóng)劑抗藥性。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)不斷進(jìn)化出新的殺蟲(chóng)劑抗藥性。
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。
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)。葡萄糖脫氫酶是一個(gè)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。
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。
那么，小菜蛾是如何做到這一點(diǎn)的呢？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”。
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)，我們可以通過(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。
