近日，一項來自中國農科院的研究，發現了小菜蛾對Bt殺蟲蛋白進化產生高抗性的分子機制，該研究在國際上首次報道了一個中腸轉錄調控環作為關鍵“調控護盾”，為昆蟲Bt抗性分子機制闡明提供全新的視角。研究成果發表于《細胞（Cell）》旗下著名期刊《創新（The Innovation）》。
在農業生產中，害蟲危害是一大難題，因此，人們通常使用殺蟲劑來防治這些害蟲。但是，長期大量使用殺蟲劑有一個問題：害蟲會不斷進化出殺蟲劑抗藥性。這似乎是一場無止盡的“賽跑”，人類不斷研發新的殺蟲劑，而害蟲不斷進化出新的殺蟲劑抗藥性。
有一種全球性重大農業害蟲叫小菜蛾，每年造成全球經濟損失高達40-50億美元。更重要的是該害蟲對幾乎所有的殺蟲劑均產生了嚴重的抗藥性。那么，小菜蛾是怎樣對殺蟲劑產生抗藥性的呢？研究人員發現，小菜蛾體內的蛻皮激素（20E）含量升高是一個關鍵因素。當小菜蛾對Bt生物殺蟲劑產生抗藥性后，它們體內的20E含量會顯著升高，從而抵抗Bt生物殺蟲劑的毒殺作用。
但是，為什么小菜蛾體內的20E含量會升高呢？這就是該研究的新發現：小菜蛾中腸的轉錄調控環（PxDfd/miR-8545/PxGLD/20E/PxDfd）在其中發揮了重要作用。轉錄調控環中的轉錄因子和miRNA分別作為轉錄和轉錄后調控的重要調節因子，能夠調控基因的表達量變化。在這個研究中，科研團隊發現PxDfd是一個關鍵的轉錄因子，它的表達量降低會導致中腸中一個miR-8545表達量增加，而miR-8545的表達量增加會抑制一個葡萄糖脫氫酶（GLD）基因的表達。葡萄糖脫氫酶是一個新發現的20E降解酶，當它的表達被抑制時，20E的含量就會顯著增加。
通常來說，害蟲在進化出抗藥性以后，會導致一定的適合度代價，比如，死亡率升高，生長發育停滯，后代數量減少等。這些代價就像是害蟲產生抗藥性被開的“罰單”。然而，令人驚訝的是，小菜蛾在進化出Bt生物殺蟲劑高抗性后，卻并沒有被開“罰單”，依然活得自由自在。
那么，小菜蛾是如何做到這一點的呢？科研人員發現，當抗性小菜蛾體內的20E含量過度升高以后，會通過負反饋調節通路抑制PxDfd的表達量以降低20E含量，從而在小菜蛾中腸中形成一個轉錄調控環路（PxDfd/miR-8545/PxGLD/20E/PxDfd）調控20E含量適度升高，以此維持小菜蛾中20E的內穩態，在形成Bt生物殺蟲劑抗性的同時成功避免被開“罰單”。
這個發現不僅揭示了小菜蛾對Bt生物殺蟲劑產生抗藥性的分子機制，也為農業生產提供了新的思路。未來，我們可以通過改變該中腸轉錄調控環路中的任何一個環節來抑制害蟲的生長發育和抗藥性進化，從而更有效地防治害蟲，保護農作物免受害蟲的侵害。
