研究亮点:利用共生细菌的力量阐明害虫相互帮助对农药产生抗药性的机制

生物技术领域
能源/环境领域
共生细菌的力量使害虫对杀虫剂产生抗药性
阐明互助机制
宿主昆虫通过共生细菌帮助解毒农药
  • 生物过程研究部菊地芳智
  • 环境创造研究部佐藤裕也

发布日期:2021/11/10

阐明昆虫和共生细菌相互帮助解毒农药的机制

我们在椿象害虫肠道内的共生细菌中鉴定出了一种对杀虫剂解毒至关重要的基因。共生细菌利用这个基因来分解进入椿象体内的农药。农药的分解产物对共生细菌本身有毒,但臭虫很快将其从体内排出。结果,共生细菌可以解毒农药,同时尽管产生分解产物,但仍能在臭虫体内存活。这一发现开辟了一种新的害虫防治方法的可能性,该方法针对共生细菌中的农药降解基因。

与农药解毒相关的昆虫和共生菌之间的关系图
昆虫与农药解毒相关共生菌的关系
 

开发新型农药、杀虫剂,必须阐明昆虫产生抗药性的机制

农药和杀虫剂用于消灭昆虫,以种植农作物和维持环境卫生,但如果连续使用单一农药,可能会出现对其产生抗药性的害虫。这被认为是由昆虫的基因突变引起的,这种突变改变了杀虫剂所针对的蛋白质的结构。此外,最近发现昆虫体内的共生细菌在农药解毒中发挥着重要作用。然而,共生菌介导的农药解毒机制至今尚未阐明。

 

发现害虫和共生细菌在农药解毒过程中相互作用

我们研究了共生细菌如何在害虫之一的臭虫的肠道中解毒杀虫剂,并确定了对于解毒至关重要的共生细菌基因。共生细菌利用该基因分解进入害虫体内的农药。然而,农药的降解产物被发现对共生细菌本身有毒。该物质对害虫宿主无毒,害虫会迅速将其排出体外。因此,共生细菌可以解毒农药,同时在害虫体内保持活力,尽管会产生分解产物。

 

寻找抑制农药抗性基因功能表达的物质

既然已经确定了负责农药抗性的基因,我们将继续筛选针对该基因并抑制抗性的物质,并推进研究和开发,以防止害虫因农药降解菌而获得农药抗性。此外,我们还将研究臭虫害虫中与农药降解产物排泄有关的基因,并继续研究和开发破坏共生细菌和宿主昆虫通过相互作用共同生存的机制的技术。

 
 

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