营养期杀虫蛋白(vegetativeinsecticidal proteins,Vip3A)是苏云金芽孢杆菌 (Bacillus thuringiensis,Bt) 在营养生长阶段产生的一种新型杀虫蛋白,是极其重要的生物育种工具。表达Vip3A的玉米和棉花等作物已在美国、巴西、阿根廷等地商业化种植,对粮食安全生产起到了重要的保障作用。但是Vip3A蛋白的作用机理和抗性机制的研究仍然非常匮乏,是抗虫作物持续发挥功效的重大缺憾。
中国农业科学院基因组所的研究团队在综合运用遗传学、分子生物学、基因编辑等研究方法定位了首个Bt-Vip3A抗性基因Sfmyb,并揭示了其作用机制。研究成果于2023年10月发表在《Proceedings of the
National Academy of Sciences of the United States of America》。
创新团队以重大入侵农业害虫草地贪夜蛾为模型,通过35代的汰选,鉴定到首个Vip3A抗性基因Sfmyb。进一步采用基于CRISPR/Cas9基因编辑和RNAi的反向遗传策略,在草地贪夜蛾体内敲除或者敲低该基因后,幼虫对Vip3Aa的敏感性显著降低,从而明确了Sfmyb是草地贪夜蛾对Vip3Aa产生抗药性的关键基因。启动子活性实验表明,抗性品系中Sfmyb启动子活性显著下调。最后,利用酵母单杂系统对Sfmyb调控的下游靶标基因进行了预测,对潜在的靶标基因进行了分析。该研究成果为保障未来Bt抗虫作物的可持续种植提供了重要支撑。