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《农药团队在水稻褐飞虱绿色高效防控方面取得新进展》

  • 来源专题：生物育种
  • 编译者： 季雪婧
  • 发布时间：2023-09-13

  •     南湖新闻网讯（通讯员 宗茂）近日，我校植物科学技术学院农药毒理学及有害生物抗药性团队研究成果以“Redox and Near-Infrared Light-Responsive Nanoplatform for Enhanced Pesticide Delivery and Pest Control in Rice: Construction, Efficacy, and Potential Mechanisms”为题在ACS Applied Materials & Interfaces上发表。

        南湖新闻网讯（通讯员 宗茂）近日，我校植物科学技术学院农药毒理学及有害生物抗药性团队研究成果以“Redox and Near-Infrared Light-Responsive Nanoplatform for Enhanced Pesticide Delivery and Pest Control in Rice: Construction, Efficacy, and Potential Mechanisms”为题在ACS Applied Materials & Interfaces上发表。研究采用了一种创新的纳米平台，成功实现了对水稻重要害虫褐飞虱防控药剂的高效智能递送，进一步阐明了其增效机制。

        褐飞虱（Nilaparvata lugens）是我国水稻生产上的重要害虫，对水稻产量和品质造成严重危害。基于此，研究团队开发了一种镶嵌硫化铜的有机二氧化硅纳米复合载体，将其应用于新烟碱类杀虫剂烯啶虫胺的控制释放。硫化铜纳米颗粒可将近红外光能转化为热量，从而实现农药的快速释放和协同增效效应。同时，有机二氧化硅纳米颗粒具有丰富的孔隙结构和较大的比表面积，可高效负载农药分子，并对害虫体内谷胱甘肽作出响应。硫化铜可实现快速光热转化，纳米平台具有较高的光热转化率，在近红外光的激发下，与烯啶虫胺原药相比，纳米平台对褐飞虱田间种群和抗药性种群的毒力均显著提升。进一步发现纳米平台可显著抑制褐飞虱抗药性种群中P450基因（NlCYP6ER1，NlCYP6AY1，NlCYP4C76）的表达，进而提高其对杀虫剂的敏感性，研究结果为害虫抗药性的治理提供了新思路。该纳米平台在有害生物绿色高效防控方面具有巨大应用潜力。

  • 原文来源：https://www.ebiotrade.com/newsf/2023-9/20230907065534482.htm
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  • 《农药团队在核酸农药创制方面取得新进展》
    • 来源专题：生物育种
    • 编译者：季雪婧
    • 发布时间：2023-10-16
    •     近日，植物科学技术学院李建洪教授领衔的农药毒理学与有害生物抗药性团队分别在Chemical Engineering Journal和ACS Applied Materials & Interfaces发表了题为“Overcoming resistance in insect pest with a nanoparticle-mediated dsRNA and insecticide co-delivery system”和“Metal?Organic Framework-Based Insecticide and dsRNA Codelivery System for Insecticide Resistance Management”的研究论文，报道了两种基于RNAi技术的害虫抗药性治理方法，研究采用dsRNA与杀虫剂共递送的方式，突破了害虫抗药性治理和新农药创制的传统思路，为我国棉花、水稻等作物杀虫剂减量使用和绿色高质量安全生产提供了新途径。 基于RNAi技术的害虫抗药性治理是一种极具潜力的有害生物防治策略。然而，dsRNA在环境中的不稳定性使其无法直接应用于农业生产。为解决这一问题，团队采用纳米载体同时负载杀虫剂和dsRNA，以害虫关键抗性基因为靶标，实现了害虫的绿色高效防控。纳米载体可以显著提升dsRNA的环境稳定性，并实现杀虫剂和外源dsRNA在植物和害虫体内的高效递送，显著提高了杀虫剂对害虫的生物活性。研究结果为抗性害虫治理提供了新的思路，在有害生物绿色高效防控方面具有巨大应用潜力。     基于共同递送杀虫剂和dsRNA的策略，构建了基于表面粗糙中空介孔二氧化硅（RHMS）与沸石型咪唑盐框架8（ZIF-8）纳米载体的RHMS/IMI/dsCYP6CY13（图1）与imidacloprid/dsNlCYP6ER1@ZIF-8（图2）共递送系统。RHMS利用其中空介孔结构高效负载杀虫剂，并进一步通过静电作用与dsRNA结合形成纳米级复合物，保护dsRNA免受核酸酶降解。由于RHMS/IMI/dsCYP6CY13具有独特的结构，可穿透棉蚜（Aphis gossypii）体壁，将杀虫剂与dsRNA共同递送至棉蚜体内，抑制关键抗性基因CYP6CY13的表达，提高了杀虫剂的杀虫效果。imidacloprid/dsNlCYP6ER1@ZIF-8共递送系统具有均一的粒径和良好的分散性，能够将吡虫啉与dsRNA高效递送至水稻茎基部，褐飞虱（Nilaparvata lugens）取食后，抑制抗吡虫啉褐飞虱关键抗性基因（NlCYP6ER1）的表达，从而提高了褐飞虱对吡虫啉的敏感性。     植物科学技术学院博士研究生吕海翔和于畅分别为论文第一作者，何顺副教授和马康生副教授为论文的通讯作者，李建洪教授和万虎教授参与了相关研究工作，以上研究得到了国家重点研发计划、湖北省重点研发计划和国家自然科学基金等项目的资助。
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  • 《沈建忠院士团队在耐药质粒水平转移调控方面取得新进展》
    • 来源专题：农业生物安全
    • 编译者：李周晶
    • 发布时间：2025-04-14
    • 3月18日，《核酸研究》（Nucleic Acids Research）杂志在线发表了中国农业大学动物医学院沈建忠院士团队题为“VirBR counter-silences HppX3 to promote conjugation of blaNDM-IncX3 plasmids”的研究论文。该研究揭示了携带碳青霉烯耐药基因blaNDM的IncX3质粒编码的转录抑制因子HppX3抑制质粒接合转移的分子机制，还解析了质粒编码的转录激活因子VirBR拮抗HppX3的作用机制。这一发现为blaNDM的广泛流行提供科学解释，也为防控耐药质粒的传播提供理论基础。 近年来，碳青霉烯耐药肠杆菌目细菌（Carbapenem-resistant Enterobacteriaceae，CRE）在临床人群的分离率持续增加，并在动物和环境中大量检出，其广泛传播对碳青霉烯类抗菌药物的临床治疗效果造成严重影响。CRE的主要耐药耐药机制是产新德里金属β内酰胺酶（New Delhi Metallo-β-Lactamase，NDM），编码此酶的blaNDM基因的主要载体是IncX3质粒。这类质粒具有高接合转移率的生物学特征，然而介导高接合转移率的分子机制并未完全阐明。 该文章以IncX3质粒编码的HppX3（H-NS转录抑制因子家族蛋白）为研究对象，利用ChIP-seq方法锚定了HppX3在细菌基因组上的结合靶点，联合RNA-seq数据共分析确定了HppX3的主要调控靶标是介导IncX3质粒接合转移的VirB/D4 Ⅳ型分泌系统（T4SS）基因簇。通过生化和分子生物学方法，该文章发现HppX3结合T4SS基因簇启动子（PactX），抑制该启动子的活性，下调T4SS的mRNA丰度，进而抑制IncX3质粒的接合转移。同时，HppX3对T4SS的抑制作用还提高宿主细菌的环境适应性。 通过对比RNA-seq数据，该文章发现IncX3质粒的T4SS受转录抑制因子HppX3和转录激活因子VirBR共同调控，结合H-NS家族蛋白的调控特征，推测VirBR对HppX3的抑制功能起到拮抗作用。结合ChIP-qPCR、竞争性EMSA等方法，该文章发现VirBR结合PactX DNA降低了HppX3对靶标DNA的结合能力，进而削弱了HppX3对质粒接合转移的抑制作用。 对比多条IncX系列质粒序列可知，IncX1、IncX2和IncX3质粒具有同源的T4SS，推测调控机制相似。研究显示，IncX1质粒和IncX2质粒编码的VirBR-like蛋白均可拮抗同质粒编码的H-NS家族蛋白对T4SS的抑制作用，详见图3。这种现象提示VirBR-like蛋白与H-NS家族蛋白的拮抗可能是多种IncX质粒T4SS调控的保守机制。 综上，该研究明确了HppX3和VirBR共同调节IncX3质粒接合转移的机制，初步揭示了IncX3质粒广泛流行的分子机制，为探究其他质粒的接合转移调控机制提供科学参考，也为重要耐药基因的防控提供潜在靶点。
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