靶标害虫对Bt玉米的抗性发展和治理策略

全生育期有效表达Bt杀虫蛋白的转基因抗虫玉米为靶标害虫的防治提供了新途径。但是,靶标害虫抗性种群的发展严重威胁了转基因抗虫玉米的可持续应用。截止到2018年,已经有13例报道表明靶标害虫对转基因抗虫玉米产生了田间抗性;5例监测结果表明靶标种群没有降低对Bt玉米的敏感性,其中包括转vip3Aa玉米。抗性治理策略成功的关键主要包括:Bt杀虫蛋白的高剂量表达、靶标害虫的隐性遗传、初始抗性等位基因频率较低、不完全抗性、适合度代价等。当抗性为非隐性遗传时,可以通过增加庇护所的种植面积达到延缓抗性发展的目的。     

昆虫对转Bt基因作物的抗性及对策

本文主要总结了近年来害虫对表达苏云金芽胞杆菌( Bacillus thuringiensis, Bt)杀虫毒素的转基因作物在实验室和自然田野环境下产生抗性的现状,及研究表明害虫产生抗性可能的机理,简单地讨论了昆虫抗性遗传机制对转基因作物持续性应用可能造成的影响和目前延缓昆虫产生抗性的策略.最后探讨了未来新的转基因技术的发展前景和延缓昆虫抗性策略的发展方向.     

二化螟Cry1Ac敏感和耐受品系的适合度差异及中肠蛋白酶活性比较

抗性/耐受种群的适合度代价和中肠蛋白酶活性研究是了解昆虫抗性进化、抗性产生的生理生化基础及抗性治理的重要内容。本研究以室内继代汰选的具有相同遗传背景的Cry1Ac耐受和敏感品系为研究对象,系统研究了两品系的适合度和中肠蛋白酶活性差异。研究结果表明,与敏感品系相比,耐受品系幼虫的存活率显著下降,且耐受种群不同日龄幼虫体重均低于敏感种群,20日龄时达显著差异;但两品系不同虫态的发育速度、蛹重、化蛹率、羽化率和成虫繁殖力均没有显著差异。中肠蛋白酶活性研究表明,耐受种群的类胰蛋白酶活性显著低于敏感种群,但两种群的总蛋白酶和类胰凝乳蛋白酶活性没有显著差异。该研究对于识别蛋白酶介导的Bt抗性机制和昆虫Bt抗性治理均具有重要意义。     

受体介导的鳞翅目昆虫对Bt毒素抗性机制进展

苏云金芽孢杆菌作为一种对人畜安全、环境友好型绿色杀虫剂在全球被广泛使用。Bt毒素与昆虫中肠上特定毒素受体结合并发挥作用,形成毒素穿孔导致昆虫死亡是其重要的杀虫机制之一,靶标害虫对Bt毒素产生抗性是制约转Bt作物长期有效种植和Bt毒素持续使用的重要因素。文中从鳞翅目昆虫中肠细胞Bt毒素重要受体的研究阐述昆虫对Bt的抗性机制,为Bt抗性机制的深入研究和对害虫的防控与治理提供了一定的理论参考。     

抗药性昆虫相对适合度的研究进展

杀虫剂抗性基因的突变对昆虫生理生化的影响体现为种群适合度的变化.种群抗性等位基因频率和生物学适合度可用来表征抗性昆虫相对适合度.抗性相关靶标和代谢酶的突变会改变昆虫正常的生理功能,抗性基因过量表达会引起昆虫体内生理能量分配失衡,两者均会造成抗性代价.但是,抗性等位基因置换和修饰基因可以抵消抗性代价.抗性昆虫相对适合度的表现型取决于抗药性形成的遗传背景和抗性水平.此外,其表现型还受到各种生态因素的影响.抗性昆虫相对适合度的研究结果可为预测抗药性发展趋势、开展抗药性治理提供科学依据.     

棉铃虫对转Bt基因抗虫棉花的抗性机制及治理

棉铃虫是危害棉花最严重的害虫之一. 作为生物技术产品, 转Bt杀虫基因棉花产生的Cry毒素对棉铃虫有高效毒杀作用. Bt棉花已在世界范围内商业化种植, 通过有效控制棉铃虫种群数量, 而显著减少了化学农药的用量. 尽管没有发现棉铃虫田间种群对Bt棉花产生高水平抗性, 但室内持续筛选已培育出多个高水平抗性品系, 表明存在棉铃虫对Bt棉花产生抗性的风险. 鉴于棉铃虫对Bt棉花产生抗性可能对Bt棉花利用价值的影响, 国内外近10年来对此进行了系统深入地研究. 本文综述了棉铃虫对Bt棉花抗性的生物化学和分子机制、抗性治理与监测技术的最新研究进展, 并分析了中国、澳大利亚和印度等国家棉铃虫对Bt棉花的抗性治理策略.     

Cry1Ie毒素胁迫下亚洲玉米螟的抗性发展及汰选种群对其他Bt毒素的交互抗性

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée) 是危害玉米的重要害虫之一, 转Bt基因抗虫玉米为其防治提供了新的途径。然而, 靶标害虫产生抗性将严重阻碍Bt制剂及转Bt基因抗虫玉米的持续应用。明确害虫对转Bt基因玉米表达的毒素蛋白的抗性演化, 对于制定科学有效的抗性治理策略具有重要的理论和实际意义。本实验通过人工饲料汰选法研究了Bt Cry1Ie毒素胁迫下亚洲玉米螟的抗性发展及汰选14代的种群对其他Bt毒素（Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa）的交互抗性, 并观察了Cry1Ie蛋白胁迫对亚洲玉米螟生物学的影响。结果表明： 随着汰选压不断提高, 亚洲玉米螟种群对Cry1Ie毒素的敏感性逐渐下降。汰选14代后, 种群对Cry1Ie毒素的抗性水平提高了23倍。然而, Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa对所获Cry1Ie汰选种群的毒力与对敏感种群的毒力相比没有显著差异, 说明Cry1Ie汰选没有引起亚洲玉米螟对Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa毒素产生交互抗性。同时, 与敏感种群相比, Cry1Ie汰选14代的种群幼虫平均发育历期延长5.7 d, 蛹重减轻13.7%, 单雌产卵量下降40.0%。本研究结果说明, 大面积单一种植转cry1Ie基因抗虫玉米, 可能引起亚洲玉米螟产生抗性; 亚洲玉米螟Cry1Ie抗性种群对Cry1Ab, Cry1Ac和Cry1Fa没有交互抗性, 含有cry1Ie和cry1Ab, cry1Ac或cry1F双/多基因抗虫玉米, 可作为靶标害虫抗性治理的重要策略。     

害虫Bt抗性机制研究新方向：昆虫体液免疫系统

作为最成功的生物农药,苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis (Bt)杀虫剂已在农业生产中应用了约80年。Bt由于其特异性强、安全高效的特点而得到广泛、成功的应用,极大减少了化学农药的用量,为环境保护作出了巨大贡献。然而,由于长期使用,一些靶标害虫逐渐对Bt产生抗性。本文对昆虫体液免疫及昆虫Bt抗性机制的研究成果进行了总结,已有研究认为害虫对Bt产生抗性的主要原因是毒素激活受阻及(或)毒素受体突变或减少。然而近年越来越多的研究表明,昆虫的Bt抗性还与其免疫系统,特别是与Toll, IMD和proPO-AS等体液免疫通路有关。由此,本文对昆虫体液免疫系统参与昆虫Bt抗性形成的主要通路进行了归纳和推论。IMD免疫通路可能通过MAPK信号通路参与调节昆虫Bt抗性,或可能通过多种免疫反应对抗因中肠组织被Bt破坏而引起的败血症,并通过JNK信号通路促使中肠组织愈合,进而提高其对Bt的抗性。从体液免疫系统切入研究,可能成为深入探索昆虫Bt抗性机制的新方向。     

转基因棉花主要靶标害虫的抗性发展及抗性治理策略研究

转基因棉花的大面积种植有效的控制了棉铃虫Helicoverpa armigera、红铃虫Pectinophora gossypiella 等靶标害虫的危害,然而抗性监测结果显示,转Bt基因棉田的棉铃虫耐受性正逐年提高,抗性问题已成为影响持续利用转Bt基因棉花的主要因素,发展新的转基因棉花势在必行.新的基因或蛋白的选择应以对靶标害虫高效、不易产生抗性,且与现在广泛应用的基因或蛋白无交互抗性为原则.本文综述了转Bt基因棉花的主要靶标害虫对Bt抗性的研究进展,及其与新抗虫转基因棉花的关系,并讨论了抗性治理策略的发展历程.     

昆虫对Bt毒素的抗性与中肠蛋白酶、解毒酶及保护酶系活性的关系

昆虫对苏云金杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）毒素产生抗性的机理很多,其中Bt毒素与中肠细胞膜上受体结合能力的变化、Bt毒蛋白在中肠中水解作用的变化是抗性产生的两个主要环节。本文综述了昆虫取食Bt毒素后其体内中肠蛋白酶、解毒酶及保护酶活性的变化及这些变化与抗性之间的关系。结果表明,室内及田间对Bt毒素产生抗性的昆虫品系,可能与这三大酶系存在一定的关系。研究分析昆虫对Bt毒素的抗性机理,将有助于建立早期的抗性监测技术、实施抗性治理方案,实现Bt农药与转Bt基因作物的可持续利用。     

山西省黍稷种质资源抗倒性鉴定及相关形态特征研究

黍稷种质的倒伏是造成黍稷减产的一大要素,如何防止黍稷的倒伏,筛选和培育抗倒的种质是解决黍稷倒伏最根本和有效的方法。通过对山西省的1192份黍稷种质资源进行抗倒性鉴定,筛选出71份高抗倒的种质。同时对高抗倒种质和不抗倒种质茎、根的形态特征进行了比较研究,证明黍稷种质的抗倒性与茎、根的形态特征有密切关系,高抗倒种质在茎、根形态特征上所占的优势是形成高抗倒的重要原因。     

Infectious plasmid resistance and efflux pump mediated resistance

Various bacterial plasmids can be eliminated from bacterial species cultured as pure or mixed bacterial cultures by non-mutagenic heterocyclic compounds at subinhibitory concentrations. For plasmid curing, the replication should be inhibited at three different levels simultaneously: the intracellular replication of plasmid DNA, partition and intercellular transconjugal transfer. The antiplasmid action of the compounds depends on the chemical structure. The targets for antiplasmid compounds were analysed in detail. It was found that amplified extrachromosomal DNA in the superhelical state binds more drug molecules than does the linear or open-circular form of the plasmid or the chromosome, without stereospecificity which leads to functional inactivation of the extrachromosomal genetic code. Plasmid elimination also occurs in ecosystems containing numerous bacterial species simultaneously, but the elimination of antibiotic resistance-encoding plasmids from all individual cells of the population is never complete. The medical significance of plasmid elimination in vitro is, it provides a method to isolate plasmid-free bacteria for biotechnology without any risk of mutations, and it opens up a new perspective in rational drug design against bacterial plasmids. Hypothetically, the combination of antiplasmid drugs and antibiotics may improve the effectivity of antibiotics against resistant bacteria; therefore, the results cannot be exploited until the curing efficiency reaches 100%. Inhibition of the conjugational transfer of antibiotic resistance plasmids can be exploited to reduce the spreading of these plasmids in ecosystems.     

Glucocorticoid resistance

Glucocorticoids contribute fundame ntally to the maintenance of basal and stress-related homeostasis in all higher organisms. The major roles of these steroids in physiology are amply matched by their remarkable contributions to pathology. Glucocorticoid resistance is a rare familial, or sporadic condition characterized by partial end-organ insensitivity to glucocorticoids. The molecular basis of glucocorticoid resistance in several families and sporadic cases has been ascribed to mutations in the human glucocorticoid receptor α (hGRα) gene, which impair the ability of the receptor to transduce the glucocorticoid signal. Glucocorticoids are crucial for life, and therefore complete glucocorticoid resistance is uncommon. The purpose of this review is to discuss the many structural and functional features of the glucocorticoid receptor and also to evaluate the main clinical and laboratory characteristics of cortisol resistance. Published in Russian in Biokhimiyo, 2006, Vol. 71, No. 10, pp. 1328–1337.