全基因组测序检测草地贪夜蛾对杀虫剂和Bt毒素的抗性基因突变及频率

来源：昆虫科学

      草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是一种多食性鳞翅目害虫，原生于美洲大陆热带与亚热带地区。该害虫自2016年入侵西非后快速扩散至非洲中东部、印度、也门、斯里兰卡、泰国、缅甸、中国和澳大利亚等国，已经成为一种全球性害虫。2019年1月，草地贪夜蛾从缅甸入侵至我国云南，并迅速在全国20多省发生为害；2020年9月，该害虫被列入我国一类农作物病虫害名录。

     由于主要依靠化学杀虫剂和Bt作物进行防控，美洲的草地贪夜蛾田间种群已对多种化学杀虫剂和表达Cry1F的Bt作物产生抗性。对草地贪夜蛾原生地种群和入侵地种群携带的抗性基因进行快速检测，对于制订科学合理的防控策略和措施具有重要意义。为此，本研究采用全基因组重测序技术，对来源于中国、巴西、马拉维和乌干达4个国家共150头草地贪夜蛾样本的抗性基因突变进行了检测（图1）。

图1 草地贪夜蛾采样地点及数量

     在来源于4个国家的田间种群当中均检测到乙酰胆碱酯酶（Ace-1）A201S和F290V突变，并发现了巴西种群特有的G227A突变（图2）。在所检测的各地理种群中，这3个突变的总频率均已超过50%，表明不宜使用有机磷类杀虫剂防控草地贪夜蛾。钠离子通道（VGSC）上的3个点突变（T929I，L932F和L1014F，与拟除虫菊酯类杀虫剂抗性相关）和鱼尼丁受体（RyR）上的2个点突变（I4790M和G4946E，与双酰胺类杀虫剂抗性相关）均未在本次研究中检测到。

图2 草地贪夜蛾乙酰胆碱酯酶酯酶ace-1基因3个点突变的频率分布

      ABC转运蛋白C2（ABCC2）基因突变已被证实能导致草地贪夜蛾对Cry1F产生高水平抗性。本研究在巴西种群中检测到ABCC2基因的一种新突变（命名为r4），该突变为在Exon15插入12个碱基，该插入突变引入一个终止密码子导致蛋白翻译提前终止（图3）。该新突变的发现为草地贪夜蛾田间种群Bt抗性分子检测提供重要基础。

图3 草地贪夜蛾ABCC2基因结构及突变位点（r4为新发现的基因突变）

原文信息：

Guan, F., Zhang, J. P., Shen, H. W., Wang, X. L., Padovan, A., Walsh, T. K., Tay, W. T., Gordon, K. H. J.,  James, W., Czepak, C., Otim, M. H., Kachigamba, D. and Wu, Y. D. (2020) Whole‐genome sequencing to detect mutations associated with resistance to insecticides and Bt proteins in Spodoptera frugiperda. Insect Science, doi:10.1111/1744-7917.12838