期刊名稱：The Innovation

影響因子：33.2

論文標題：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，這些毒素對特定昆蟲具有高選擇性毒性，但對哺乳動物和環(huán)境影響較小。Cry毒素，如Cry1Ac，能與靶標昆蟲的腸上皮細胞表面受體結(jié)合，形成孔道，導致細胞膜破壞和昆蟲死亡，從而有效控制農(nóng)業(yè)害蟲。

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。隨著Bt毒素在害蟲控制中的廣泛應用，小菜蛾等害蟲對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Bt毒素的抗性機制，有助于理解害蟲的進化適應性，并且對Bt作物的合理布局、延緩害蟲抗性發(fā)展有實踐意義。

文獻詳情

研究背景：

在害蟲抗性機制的研究中，miRNA作為基因表達的精細調(diào)控者，近年來受到了越來越多的關(guān)注。20-羥基蛻皮激素 (20E)是昆蟲發(fā)育過程中一種關(guān)鍵的蛻皮激素，它調(diào)控著昆蟲的蛻皮、發(fā)育和成蟲化過程。20E的水平及其調(diào)控機制在昆蟲的生理適應和抗性發(fā)展過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后，PxDcr-1的表達水平在中腸組織中被誘導表達，而注射了大量特異性siPxDcr-1的幼蟲，對Cry1Ac原毒素的處理更敏感，證明miRNA介導的表觀遺傳調(diào)控可能參與了小菜蛾對Cry1Ac的耐受/抗性。

miR-8545通過抑制Glucose dehydrogenase (GLD，一種昆蟲ecdysteroid降解酶)的表達，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信號通路，增強了昆蟲對Bt毒素的耐受性或抵抗力。

文章進一步揭示了一個負反饋機制，該機制可以平衡過量的20E，保持激素穩(wěn)態(tài)。在這個機制中，PxDfd轉(zhuǎn)錄因子能夠直接結(jié)合miR-8545的啟動子，抑制其轉(zhuǎn)錄。當20E過量時，PxDfd的表達增加，進一步抑制miR-8545的表達，從而調(diào)節(jié)20E的水平以應對環(huán)境壓力。

各項實驗結(jié)果表明，miR-8545在昆蟲對Bt毒素的抵抗中起到了關(guān)鍵作用。昆蟲通過調(diào)控這些基因的表達，形成了一個轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，不僅涉及受體和非受體蛋白的表達，還包括激素與轉(zhuǎn)錄因子的相互作用。這一網(wǎng)絡(luò)幫助昆蟲抵抗病原體，同時盡量減少對自身發(fā)育和生存的負面影響。這些發(fā)現(xiàn)對于理解昆蟲對Bt毒素的適應性進化以及開發(fā)新的防控策略具有重要意義。

總的來說，這篇文章為我們提供了一個深入了解昆蟲如何通過精細的基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)來適應并抵抗Bt毒素的視角。這些研究成果不僅增進了我們對昆蟲生理和生態(tài)的理解，還為未來開發(fā)更有效的生物防治策略提供了科學依據(jù)。

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