基因编辑证实草地贪夜蛾 ″双酰胺抗性代价″ 以牺牲适应性换取生存

近期，中国农业科学院植物保护研究所智慧植保创新团队在《国际生物大分子杂志（International Journal of Biological Macromolecules）》上发表题为″Ryanodine receptor I4734M mutation confers diamide resistance but reduces invasiveness in Spodoptera frugiperda″的研究论文。该研究通过CRISPR/Cas9基因编辑技术，成功构建了鱼尼丁受体（RyR）I4734M纯合突变的草地贪夜蛾品系，揭示了RyR突变介导的草地贪夜蛾对双酰胺类杀虫剂的抗药性机制，发现该突变在导致高水平抗性的同时，显著降低了草地贪夜蛾的环境适应性和入侵能力。

草地贪夜蛾是一种严重威胁我国粮食生产安全的重大入侵害虫。双酰胺类杀虫剂因其高效低毒的特点，被广泛应用于草地贪夜蛾的防控，但是草地贪夜蛾对双酰胺类杀虫剂的靶标抗性机制尚不明确。本研究创新性地开发了一种基于昆虫粪便DNA的无损伤基因型鉴定方法，为高效筛选基因编辑个体提供了新技术路径。

研究首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，将草地贪夜蛾RyR 第4734位氨基酸由异亮氨酸（I）突变成甲硫氨酸（M），成功获得I4734M纯合突变品系。与野生型相比，基因编辑突变品系对氯虫苯甲酰胺和四唑虫酰胺分别产生396.7倍和149.1倍的高水平抗性。遗传分析显示，其对氯虫苯甲酰胺的抗性为常染色体不完全隐性遗传。本研究还发现RyR I4734M突变在赋予抗性的同时，伴随着显著的种群适合度代价：突变种群繁殖力显著下降，生命周期延长，飞行距离和飞行速度也显著降低，该突变显著降低了草地贪夜蛾的环境适应性与入侵能力。该研究不仅系统揭示了鱼尼丁受体I4734M突变在抗性形成与生物学行为调控中的双重功能，也为科学评估抗性演化风险、制定基于适合度代价的治理策略提供了关键理论依据。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.148059

来源: 中国农业科学院植物保护研究所