中国农科院基因所萧玉涛团队成功利用基因组编辑技术阐明草地贪夜蛾Bt抗性机制

植物科学最前沿  |   2019-09-13 08:02

来源:植物科学最前沿


草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)属鳞翅目夜蛾科,是一种杂食性、迁飞性的重大入侵害虫。草地贪夜蛾原为美洲地区特有的一种害虫,随着世界贸易的发展,草地贪夜蛾于2016年1月入侵非洲。2018年,草地贪夜蛾入侵印度并迅速蔓延危害,同年入侵泰国、缅甸等多个国家。2019年1月发现其入侵我国云南,短短数月内已蔓延至19个省份的1000多个县。草地贪夜蛾食性较杂,寄主植物包括玉米、水稻、高粱、蔬菜、甘蔗和棉花等350多种植物,该物种的入侵对我国作物的生产构成了严重威胁。

ABC转运蛋白是一类广泛存在于自然界生物体中的跨膜运输蛋白。昆虫ABC转运蛋白功能多样,不仅参与农药、植物次生物质等异源物质的代谢,还可以作为Bt受体参与毒杀过程。ABCC2作为ABC转运蛋白C亚家族的成员之一,最早被证明其突变体与Bt抗性相关。随后,越来越多物种的ABCC2基因被鉴定为Bt的受体。2003年转Cry1F的玉米在美洲开始商品化种植,2010年研究人员对波多黎各采集的草地贪夜蛾田间抗性种群进行研究,发现田间种群Cry1F抗性与ABCC2基因突变遗传连锁,但尚无明确证据。

近日,中国农业科学院农业基因组研究所萧玉涛研究员团队利用CRISPR/Cas9基因编辑结合生物测定的方法证实了草地贪夜蛾ABCC2基因为Bt蛋白Cry1F的功能受体。相关研究以题为"Genome editing of the SfABCC2 gene confers resistance to Cry1F toxin from Bacillus thuringiensis in Spodoptera frugiperda"在Journal of Integrative Agriculture (JIA)优先在线发表。

 

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草地贪夜蛾入侵之初,课题组成员即赶赴云南采样并建立了草地贪夜蛾稳定饲养体系。对室内品系ABCC2基因鉴定分析,未发现波多黎各地区报道的GC插入突变,生测结果显示入侵我国的草地贪夜蛾对Cry1F无明显抗性。随后采用CRISPR/Cas9技术对SfABCC2基因进行敲除,基因敲除后的草地贪夜蛾对Cry1F敏感性显著降低,但对Vip3A的敏感性并无显著变化。上述研究结果为草地贪夜蛾SfABCC2作为Cry1F受体提供了反向遗传学证据。

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http://www.chinaagrisci.com/Jwk_zgnykxen/fileup/PDF/JIA-2019-0818.pdf

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