9月，中科院上海生科院植物生理生態(tài)研究所陳曉亞研究組在《Molecular Ecology》雜志發(fā)表 “Gossypol-enhanced P450 gene pool contributes to cotton bollworm tolerance to a pyrethroid insecticide”的研究論文。闡述了昆蟲利用宿主植物次生代謝物增強(qiáng)自身解毒酶活力，從而提高對(duì)包括農(nóng)藥等其他有毒物質(zhì)的耐受性，揭示了次生代謝物在植物與昆蟲共進(jìn)化中的作用。同期雜志還發(fā)表了題為《Insect P450s: mounted for battle in their war against toxins》的評(píng)論，對(duì)該項(xiàng)研究給與了高度關(guān)注。

在植物-昆蟲互作中，植食性昆蟲給宿主植物造成很大危害。面對(duì)昆蟲侵害，植物并非“坐以待斃”，除了物理性的防御（刺，表皮毛等），植物能夠合成一系列有活性的小分子化合物（次生代謝物）來(lái)抵御昆蟲取食。然而，通過(guò)長(zhǎng)期的自然選擇和協(xié)同進(jìn)化，昆蟲發(fā)展出了對(duì)有毒化合物（包括人工施加的殺蟲劑）的耐受性和抗性。棉鈴蟲是棉花的主要害蟲之一，具有發(fā)達(dá)的解毒酶系統(tǒng)，能耐受棉花植株中棉酚等倍半萜醛類毒素。隨著殺蟲劑的長(zhǎng)期，大量使用，棉鈴蟲還迅速發(fā)展出了對(duì)菊酯等人工殺蟲劑的田間抗性。目前對(duì)宿主植物次生代謝物與棉鈴蟲殺蟲劑抗性之間關(guān)系的研究尚少。昆蟲對(duì)植物次生代謝物的耐受性是否與其對(duì)農(nóng)藥的抗性有關(guān)呢？這是一個(gè)非常有趣的問(wèn)題。

陳曉亞研究組與昆蟲學(xué)家合作，對(duì)棉鈴蟲的解毒基因進(jìn)行了系統(tǒng)研究，他們對(duì)五種植物次生代謝物及溴氰菊酯誘導(dǎo)的棉鈴蟲中腸基因表達(dá)譜進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)溴氰菊酯誘導(dǎo)與棉酚誘導(dǎo)的P450 基因最為相似，棉酚誘導(dǎo)的P450基因參與了棉鈴蟲對(duì)農(nóng)藥的抗性。用植物介導(dǎo)的RNA干擾抑制其中一個(gè)P450基因的表達(dá)，能夠降低棉鈴蟲幼蟲對(duì)溴氰菊酯的耐受性。研究表明，植食性昆蟲能夠利用植物次生代謝物來(lái)改變防御狀態(tài)，從而增強(qiáng)對(duì)其他有毒化合物（包括農(nóng)藥）的抗性。這些結(jié)果對(duì)深入理解昆蟲的環(huán)境適應(yīng)性和農(nóng)藥抗性的發(fā)展，發(fā)展新的害蟲防止策略具有重要意義。

此項(xiàng)研究得到了中科院“創(chuàng)新2020”、國(guó)家863計(jì)劃、國(guó)家自然科學(xué)基金、轉(zhuǎn)基因重大專項(xiàng)等資助。