期刊名稱(chēng)：The Innovation

影響因子：33.2

論文標(biāo)題：A midgut transcriptional regulatory loop favors aninsect host to withstand a bacterial pathogen

蘇云金芽孢桿菌

蘇云金芽孢桿菌（Bacillus thuringiensis, Bt）是一種廣泛使用的生物農(nóng)藥，以其產(chǎn)生的Cry毒素而聞名，這些毒素對(duì)特定昆蟲(chóng)具有高選擇性毒性，但對(duì)哺乳動(dòng)物和環(huán)境影響較小。Cry毒素，如Cry1Ac，能與靶標(biāo)昆蟲(chóng)的腸上皮細(xì)胞表面受體結(jié)合，形成孔道，導(dǎo)致細(xì)胞膜破壞和昆蟲(chóng)死亡，從而有效控制農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)。

小菜蛾

小菜蛾（Plutella xylostella）是全球范圍內(nèi)多種十字花科作物的主要害蟲(chóng)。隨著B(niǎo)t毒素在害蟲(chóng)控制中的廣泛應(yīng)用，小菜蛾等害蟲(chóng)對(duì)Bt毒素產(chǎn)生的抗性，逐漸成為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的一大挑戰(zhàn)。研究小菜蛾如何發(fā)展對(duì)Bt毒素的抗性機(jī)制，有助于理解害蟲(chóng)的進(jìn)化適應(yīng)性，并且對(duì)Bt作物的合理布局、延緩害蟲(chóng)抗性發(fā)展有實(shí)踐意義。

文獻(xiàn)詳情

研究背景：

在害蟲(chóng)抗性機(jī)制的研究中，miRNA作為基因表達(dá)的精細(xì)調(diào)控者，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。20-羥基蛻皮激素 (20E)是昆蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中一種關(guān)鍵的蛻皮激素，它調(diào)控著昆蟲(chóng)的蛻皮、發(fā)育和成蟲(chóng)化過(guò)程。20E的水平及其調(diào)控機(jī)制在昆蟲(chóng)的生理適應(yīng)和抗性發(fā)展過(guò)程中扮演著重要角色。

文章概要：

研究首先發(fā)現(xiàn)，用Cry1Ac原毒素處理敏感的幼蟲(chóng)后，PxDcr-1的表達(dá)水平在中腸組織中被誘導(dǎo)表達(dá)，而注射了大量特異性siPxDcr-1的幼蟲(chóng)，對(duì)Cry1Ac原毒素的處理更敏感，證明miRNA介導(dǎo)的表觀遺傳調(diào)控可能參與了小菜蛾對(duì)Cry1Ac的耐受/抗性。

miR-8545通過(guò)抑制Glucose dehydrogenase (GLD，一種昆蟲(chóng)ecdysteroid降解酶)的表達(dá)，減少了20E的降解，從而提高20E的水平。這種激素水平的提升激活了MAPK信號(hào)通路，增強(qiáng)了昆蟲(chóng)對(duì)Bt毒素的耐受性或抵抗力。

文章進(jìn)一步揭示了一個(gè)負(fù)反饋機(jī)制，該機(jī)制可以平衡過(guò)量的20E，保持激素穩(wěn)態(tài)。在這個(gè)機(jī)制中，PxDfd轉(zhuǎn)錄因子能夠直接結(jié)合miR-8545的啟動(dòng)子，抑制其轉(zhuǎn)錄。當(dāng)20E過(guò)量時(shí)，PxDfd的表達(dá)增加，進(jìn)一步抑制miR-8545的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)20E的水平以應(yīng)對(duì)環(huán)境壓力。

各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，miR-8545在昆蟲(chóng)對(duì)Bt毒素的抵抗中起到了關(guān)鍵作用。昆蟲(chóng)通過(guò)調(diào)控這些基因的表達(dá)，形成了一個(gè)轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，不僅涉及受體和非受體蛋白的表達(dá)，還包括激素與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。這一網(wǎng)絡(luò)幫助昆蟲(chóng)抵抗病原體，同時(shí)盡量減少對(duì)自身發(fā)育和生存的負(fù)面影響。這些發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解昆蟲(chóng)對(duì)Bt毒素的適應(yīng)性進(jìn)化以及開(kāi)發(fā)新的防控策略具有重要意義。

總的來(lái)說(shuō)，這篇文章為我們提供了一個(gè)深入了解昆蟲(chóng)如何通過(guò)精細(xì)的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來(lái)適應(yīng)并抵抗Bt毒素的視角。這些研究成果不僅增進(jìn)了我們對(duì)昆蟲(chóng)生理和生態(tài)的理解，還為未來(lái)開(kāi)發(fā)更有效的生物防治策略提供了科學(xué)依據(jù)。

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