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Advanced Science | 张友军团队揭示小菜蛾Bt抗性适合度代价的补偿机制

      近日,国际著名综合性学术期刊Advanced Science(IF=15.1)在线发表了蔬菜虫害防控创新团队论文“RNA m6A methylation suppresses insect juvenile hormone degradation to minimize fitness costs in response to a pathogenic attack”。该研究报道了m6A修饰通过微调昆虫保幼激素(JH)含量升高弥补小菜蛾Bt抗性进化带来的适合度代价,从而解析了小菜蛾Bt抗性进化的适合度代价补偿机制中的表观遗传调控网络。

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      害虫对杀虫剂的抗药性进化往往伴随着生长发育延迟、繁殖能力降低和生存能力下降等抗性适合度代价,这已成为延缓田间害虫抗药性进化的天然屏障和关键利器。然而,第一个被报道在田间对Bt生物杀虫剂产生高水平抗性的农业害虫小菜蛾却能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,这将严重威胁小菜蛾的田间有效防治。

      本研究发现,两个关键的m6A甲基转移酶PxMETTL3和PxMETTL14的表达水平在Bt抗性小菜蛾的中肠组织中显著升高,而且,小菜蛾的保幼激素酯酶基因PxJHE的3′-UTR区靠近终止密码子附近存在一个m6A修饰位点,该m6A修饰位点会降低PxJHE mRNA的稳定性,进而负调控PxJHE的表达水平。即PxMETTL3和PxMETTL14表达水平的升高促进了PxJHE基因的m6A水平增加,从而抑制了PxJHE基因的表达,进而诱导昆虫体内JH含量增加,使小菜蛾在维持其正常生长发育的前提下进化产生了完美的Bt抗性表型。本研究明确了m6A修饰介导的Bt抗性小菜蛾JH含量升高的表观遗传学调控机制,全面解析了小菜蛾Bt抗性的适合度代价补偿机制。研究结果对于田间害虫Bt抗性监测预警和综合治理具有重要的理论和实践意义。

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图1. m6A修饰介导的小菜蛾Bt抗性适合度代偿机制

      本所郭兆将研究员、白杨博士、张欣怡博士、郭乐博士后、朱流红博士后为本论文共同第一作者,张友军研究员与郭兆将研究员为论文的通讯作者。该研究得到国家自然科学基金优青、创新研究群体项目以及中国农业科学院科技创新工程项目等资助。

原文链接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.202307650


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