新京报讯(记者周怀宗)农药抗性是病虫害防治中难题,也是影响防治效果的重要因素之一。近日,记者从中国农科院获悉,该院蔬菜花卉研究所研究员张友军团队解析了小菜蛾Bt抗性的适合度代价补偿机制,首次明确了RNA甲基化修饰在小菜蛾弥补Bt抗性产生所带来的适合度代价中的关键作用。相关成果发表于《先进科学》(Advanced Science)上。


人类与害虫之间,进行着一场永无休止的战争,人类发明了各种杀虫剂灭杀害虫,保护农作物,而害虫则不断进化出对药物的抗性,以此获得生存和繁衍的空间。


研究人员解释,通常来说,害虫在进化出抗药性后,会付出一些适合度代价,比如生长发育延迟、繁殖能力降低、死亡率升高等。这些代价就像是害虫为了获得抗药性而必须支付的“学费”。


然而,令人惊讶的是,有一种重要农业害虫叫小菜蛾,它在进化出对Bt生物杀虫剂的抗药性后,却并没有支付这些“学费”,依然能够正常生长发育。


Bt即苏云金芽孢杆菌,它是近年来应用最广泛的微生物杀虫剂,能产生多种杀虫蛋白,高效特异地杀死多种宿主昆虫。然而,目前全球已经有9种重要的农业害虫对Bt生物杀虫剂或转Bt基因抗虫作物产生了抗药性。其中,小菜蛾是最早对Bt生物杀虫剂产生抗药性的农业害虫。


小菜蛾是一种全球广泛分布的迁飞性农业害虫,对萝卜、白菜、油菜、青花菜等各种十字花科蔬菜有着严重的威胁,是全球最难防治的害虫之一。当小菜蛾可以在不影响正常生长发育的前提下,对Bt生物杀虫剂进化产生完美的高抗性,必然会严重威胁田间防治的效果。


它们是如何避开产生抗性的代价的?研究人员发现,小菜蛾体内的保幼激素含量升高是一个关键因素。保幼激素是一种能够维持昆虫幼虫特征的激素,对于昆虫的生长发育非常重要。当小菜蛾对Bt生物杀虫剂产生抗药性后,它们体内的保幼激素含量会显著升高,从而维持了正常的生长发育。


但是,为什么小菜蛾体内的保幼激素含量会升高呢?该研究新发现,RNA甲基化修饰在其中发挥了重要作用。RNA甲基化修饰是一种表观遗传调控机制,它可以影响基因的表达。在这个研究中,科研团队发现RNA甲基化修饰可以抑制保幼激素酯酶的表达。保幼激素酯酶是一种能够降解保幼激素的酶,当它的表达被抑制时,保幼激素的含量就会显著增加。


“就如在小菜蛾的体内有个开关,正常情况下是关闭的,但当小菜蛾对Bt杀虫剂产生抗药性时,这个开关就是打开,使得小菜蛾体内的保幼激素含量升高,从而维持机体正常的生长发育,”研究人员介绍,“这一新的发现,揭示了小菜蛾对Bt生物杀虫剂产生抗药性的机制,也为农业生产提供了新的思路。”


编辑 唐峥

校对 李立军