由于气候变化和人口快速增长导致粮食短缺,杀虫剂对于稳定粮食供应变得越来越重要。此外,还需要使用杀虫剂来控制吸血卫生害虫,例如按蚊(疟疾媒介)和家庭害虫,例如白蚁和蟑螂。
但是,滥用单一杀虫剂可能会导致出现抗药性害虫。众所周知的杀虫剂抗性机制之一是昆虫基因组突变导致杀虫剂靶向蛋白的结构变化。最近还发现昆虫体内的共生细菌在杀虫剂解毒中发挥重要作用,从而赋予宿主害虫对杀虫剂的抗性。然而,迄今为止,通过共生细菌进行杀虫剂解毒的机制尚未阐明。
抗药性害虫的出现是人类开发杀虫剂与增强害虫抗药性之间的一场无休止的战斗。新药物的开发非常昂贵且耗时,因此首先应该防止耐药性的产生。这使得了解耐药性发展机制成为一个重要问题。
AIST 研究人员与北海道大学和秋田县立大学合作,并与国立农业食品研究机构 (NARO) 合作,通过害虫与肠道共生细菌之间的相互作用阐明了杀虫剂抗性机制。
肠道共生细菌参与害虫杀虫剂抗性的机制尚不清楚。 AIST 与其他机构合作,研究害虫椿象的肠道共生细菌如何解毒杀虫剂,并确定了解毒所必需的共生基因。共生细菌利用该基因快速降解进入害虫体内的害虫。结果发现,该杀虫剂降解产物对共生菌有剧毒,但这种物质对寄主害虫无毒,害虫很快将其排出体外。结果,共生细菌可以解毒杀虫剂并继续生活在害虫体内。这项研究发现害虫和共生细菌在杀虫剂解毒过程中密切相互作用。