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期刊名稱(chēng)：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藥，以其產(chǎn)生的Cry毒素而聞名，這些毒素對特定昆蟲(chóng)具有高選擇性毒性，但對哺乳動(dòng)物和環(huán)境影響較小。Cry毒素，如Cry1Ac，能與靶標昆蟲(chóng)的腸上皮細胞表面受體結合，形成孔道，導致細胞膜破壞和昆蟲(chóng)死亡，從而有效控制農業(yè)害蟲(chóng)。
小菜蛾
小菜蛾（Plutella xylostella）是全球范圍內多種十字花科作物的主要害蟲(chóng)。隨著(zhù)Bt毒素在害蟲(chóng)控制中的廣泛應用，小菜蛾等害蟲(chóng)對Bt毒素產(chǎn)生的抗性，逐漸成為農業(yè)生產(chǎn)中的一大挑戰。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(chóng)的進(jìn)化適應性，并且對Bt作物的合理布局、延緩害蟲(chóng)抗性發(fā)展有實(shí)踐意義。
文獻詳情
研究背景：
在害蟲(chóng)抗性機制的研究中，miRNA作為基因表達的精細調控者，近年來(lái)受到了越來(lái)越多的關(guān)注。20-羥基蛻皮激素 (20E)是昆蟲(chóng)發(fā)育過(guò)程中一種關(guān)鍵的蛻皮激素，它調控著(zhù)昆蟲(chóng)的蛻皮、發(fā)育和成蟲(chóng)化過(guò)程。20E的水平及其調控機制在昆蟲(chóng)的生理適應和抗性發(fā)展過(guò)程中扮演著(zhù)重要角色。
文章概要：
研究首先發(fā)現，用Cry1Ac原毒素處理敏感的幼蟲(chóng)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(chóng)，對Cry1Ac原毒素的處理更敏感，證明miRNA介導的表觀(guān)遺傳調控可能參與了小菜蛾對Cry1Ac的耐受/抗性。
miR-8545通過(guò)抑制Glucose dehydrogenase (GLD，一種昆蟲(chóng)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(chóng)對Bt毒素的耐受性或抵抗力。
文章進(jìn)一步揭示了一個(gè)負反饋機制，該機制可以平衡過(guò)量的20E，保持激素穩態(tài)。在這個(gè)機制中，PxDfd轉錄因子能夠直接結合miR-8545的啟動(dòng)子，抑制其轉錄。當20E過(guò)量時(shí)，PxDfd的表達增加，進(jìn)一步抑制miR-8545的表達，從而調節20E的水平以應對環(huán)境壓力。
各項實(shí)驗結果表明，miR-8545在昆蟲(chóng)對Bt毒素的抵抗中起到了關(guān)鍵作用。昆蟲(chóng)通過(guò)調控這些基因的表達，形成了一個(gè)轉錄調控網(wǎng)絡(luò )，不僅涉及受體和非受體蛋白的表達，還包括激素與轉錄因子的相互作用。這一網(wǎng)絡(luò )幫助昆蟲(chóng)抵抗病原體，同時(shí)盡量減少對自身發(fā)育和生存的負面影響。這些發(fā)現對于理解昆蟲(chóng)對Bt毒素的適應性進(jìn)化以及開(kāi)發(fā)新的防控策略具有重要意義。
總的來(lái)說(shuō)，這篇文章為我們提供了一個(gè)深入了解昆蟲(chóng)如何通過(guò)精細的基因調控網(wǎng)絡(luò )來(lái)適應并抵抗Bt毒素的視角。這些研究成果不僅增進(jìn)了我們對昆蟲(chóng)生理和生態(tài)的理解，還為未來(lái)開(kāi)發(fā)更有效的生物防治策略提供了科學(xué)依據。
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