研究表明，Bt蛋白利用“双防线”来保护玉米生产

四月十七日，南京农业大学植物保护学院教授吴益东在《美国国家科学院院刊》中担任教授(PNAS)最新研究论文发表，揭示了玉米蛾对Bt蛋白Cry1Ab抗性风险低、Cry1Fa抗性风险高的分子遗传机制，为Bt玉米的可持续利用提供了关键的科学论证。

为了分析Bt毒素Cry1Ab和Cry1Fa以及亚洲玉米蛾体内三种不同的受体(Cadherin，在ABCC2和ABCC3的相互作用模式下，研究团队首先选择CRISPR基因编辑技术，构建了包括三个单基因KO品种和三个双基因KO品种在内的六个不同组合的基因敲除品种。随后，Bt蛋白质的两种不同除虫机制被揭示：Cry1Ab拥有ABCC2和Cadherin ABCC3有两个功能冗余的除虫通道，而Cry1Fa仅依靠ABCC2通道进行除虫。

根据田间抗性监测数据，表示Cry1Fa的Bt玉米在加拿大种植12年后，欧洲玉米蛾具有抗性;表示Cry1Ab的Bt玉米在种植21年后仍然对欧洲玉米蛾具有优异的防效性。室内抗性选择研究发现，玉米蛾对Cry1Fa的抗性演变速度明显快于Cry1Ab的抗性。

研究揭示了这一现象的奥秘：Cry1Fa有很大的抗性风险，因为它依赖于单一的除虫通道;Cry1Ab有两个冗余的除虫通道，需要两个不同的受体同时突变以产生抗性，这显著降低了抗性风险。

吴益东指出，“基因汇聚”(Pyramid)它是目前最常用的抗性治疗措施之一。它汇集和使用两种或不同除虫系统的BT除虫蛋白，促进多个受体只有在同时突变时才能产生抗性，从而减缓抗性进化的过程。对于亚洲玉米蛾来说，Cry1Ab相当于一种“天然基因聚合体”，因为它独特的受体功能冗余特征，增加了害虫产生抗性的难度。

这一研究成果不仅为中国建立玉米蛾BT抗性预测预警系统提供了理论依据，也为制定避难所、基因聚集等抗性治理策略提供了科学依据。

作为论文的第一作者，南京农业大学教授王兴亮和美国亚利桑那大学教授Bruce吴益东 Tabashnik是共同通信的作者。该研究得到了国家重点研发项目和国家自然科学基金项目的资助。