植生生態所探索植物次生代謝物對昆蟲對農藥耐受性的影響

　　9月，中科院上海生命科學研究院植物生理生態研究所陳曉亞研究組在Molecular Ecology雜志發表了題為Gossypol-enhanced P450 gene pool contributes to cotton bollworm tolerance to a pyrethroid insecticide的研究論文。該研究闡述了昆蟲利用宿主植物次生代謝物增強自身解毒酶活力，從而提高對包括農藥等其他有毒物質的耐受性，揭示了次生代謝物在植物與昆蟲共進化中的作用。同期雜志還發表了題為Insect P450s: mounted for battle in their war against toxins的評論，對該項研究給與了高度關注。

　　在植物-昆蟲互作中，植食性昆蟲給宿主植物造成很大危害。面對昆蟲侵害，植物并非“坐以待斃”，除了物理性的防御(刺，表皮毛等)，植物能夠合成一系列有活性的小分子化合物(次生代謝物)來抵御昆蟲取食。然而，通過長期的自然選擇和協同進化，昆蟲發展出了對有毒化合物(包括人工施加的殺蟲劑)的耐受性和抗性。棉鈴蟲是棉花的主要害蟲之一，具有發達的解毒酶系統，能耐受棉花植株中棉酚等倍半萜醛類毒素。隨著殺蟲劑的長期大量使用，棉鈴蟲還迅速發展出了對菊酯等人工殺蟲劑的田間抗性。目前對宿主植物次生代謝物與棉鈴蟲殺蟲劑抗性之間關系的研究尚少。昆蟲對植物次生代謝物的耐受性是否與其對農藥的抗性有關呢?這是一個非常有趣的問題。

　　陳曉亞研究組與昆蟲學家合作，對棉鈴蟲的解毒基因進行了系統研究，他們對5種植物次生代謝物及溴氰菊酯誘導的棉鈴蟲中腸基因表達譜進行分析，發現溴氰菊酯誘導與棉酚誘導的P450基因最為相似，棉酚誘導的P450基因參與了棉鈴蟲對農藥的抗性。用植物介導的RNA干擾抑制其中一個P450基因的表達，能夠降低棉鈴蟲幼蟲對溴氰菊酯的耐受性。研究表明，植食性昆蟲能夠利用植物次生代謝物來改變防御狀態，從而增強對其他有毒化合物(包括農藥)的抗性。

　　這些結果對深入理解昆蟲的環境適應性和農藥抗性的發展，發展新的害蟲防治策略具有重要意義。

　　此項研究得到了中科院“創新2020”、國家863計劃、國家自然科學基金以及轉基因重大專項等的資助。