PLoS Genetics:研讨破译甜菜夜蛾P450介导阿维菌素抗性新机制

近日，南京农业年夜学吴益东传授团队在紧张国内学术期刊PLoS Genetics上颁发题为“Genome ming coupled with CRISPR gene editing reveals a P450 gene confers avermectin resistance in the beet armyworm”的最新研讨结果。该研讨构建了首个高质量染色体程度的甜菜夜蛾参考基因组，通过基因图位克隆、基因编纂和体外功效表白等多种伎俩提醒了甜菜夜蛾细胞色素P450氧化酶通过单个氨基酸渐变对阿维菌素类杀虫剂发生抗性的新机制。

益虫抗药性是农业临盆的环球性制约因素之一，疾速鉴定抗药性基因关于抗性益虫种群的监测和管理至关紧张。细胞色素P450是虫豸体内一类紧张解毒代谢酶，虫豸可能适量表白一个或多个P450解毒酶对杀虫剂发生抗性。每种虫豸具备100个左右的P450基因，是以P450抗性基因的鉴定和抗药性机制解析极具挑战性。

甜菜夜蛾是一种间歇性爆发成灾的环球性益虫，因为恒久依靠喷洒杀虫剂进行防治，该益虫已对包含阿维菌素在内的多种杀虫剂发生了高程度抗药性。为了破译甜菜夜蛾对阿维菌素发生抗性的分子机制，本研讨起首应用Illumina和PacBio测序技术得到了甜菜夜蛾染色体程度基因组，并构建作图群体将抗性基因定位于在17号染色体15-16 Mbp区间、由9个CYP9A亚家族P450基因首尾相连构成的基因簇（图1）。

为了确定抗性基因，采取CRISPR/Cas9基因编纂技术对甜菜夜蛾抗性品系体内长达130 kb 的CYP9A基因簇进行整体敲除和分段敲除，通过反向证据锁定了该基因簇中CYP9A186基因与甜菜夜蛾对阿维菌素的高程度抗性具备因果关系（图2）。

进一步阐发发现，甜菜夜蛾抗性品系CYP9A186在底物辨认区域SRS1中携带F116V渐变。通过离体功效表白研讨证明，CYP9A186家养型不克不及代谢阿维菌素，而CYP9A186渐变型（F116V）得到了对阿维菌素的解毒代谢才能，从而使甜菜夜蛾抗性品系对阿维菌素发生高程度抗性（图3）。

本研讨运用基因编纂与定位相联合的新战略，疾速鉴定了介导杀虫剂抗性的P450基因，明白P450基因通过功效得到性渐变（gain of function mutation）招致益虫抗药性产生的分子机制。该研讨结果不仅为甜菜夜蛾代谢抗性基因监测预警、抗性管理战略订定以及新型杀虫剂研发提供紧张根据，同时为虫豸抗药性新基因的疾速鉴定提供了一套可复制的解决方案。(100yiyao.com）