苹果蠹蛾的幼虫会钻蛀到苹果和梨等水果中取食果肉,造成大量落果,在田间密度较高情况下,单个果实中幼虫可达2~8头,一般不超过3头,是苹果产业毁灭性的害虫之一。该虫是世界范围内的入侵害虫,起源于欧洲,经过一个世纪的传播扩散,目前已入侵至六大洲的70个国家。
1953年,张学祖首次在我国新疆发现苹果蠹蛾的危害,目前已分布于新疆、甘肃、内蒙古、宁夏、黑龙江、辽宁和吉林 7 省的 144 个县 (市、区、旗) ,年发生面积约为75万亩,造成的经济损失高达3亿元/年。
防治苹果蠹蛾的化学农药主要有:有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯和阿维菌素等,由于果农长期大量使用单一农药进行防治,苹果蠹蛾已对这些杀虫剂产生了不同程度的抗药性,尤其是甲基谷硫磷和溴氰菊酯两种农药产生了严重的抗药性,造成防治困难。近日,来自中国农业科学院植物保护研究所的万方浩团队通过基因组测序,揭示了苹果蠹蛾在全球入侵过程中的寄主适应性进化和抗药性的分子机制,为苹果蠹蛾的综合治理提供了新思路与新方法。
研究人员通过对苹果蠹蛾的基因组进行测序和分析发现,其基因组中气味受体 OR 基因家族中多个基因在进化过程中发生了变化,比如 OR3 基因复制变成了 OR3a 和 OR3b 两个基因。研究人员提出了假设,OR3 基因的复制可能是梨酯增强性信息素对苹果蠹蛾的引诱效果的主要原因。
为了验证这一假设,研究人员首先将 OR3a 和 OR3b 两个基因表达于爪蟾卵母细胞系统中,分别用梨酯气味分子和性信息素气味分子等刺激该系统,利用双电极电压钳记录刺激后的电信号,发现两个受体对梨酯和性信息素的气味分子均有强烈的反应,说明这两个基因均是梨酯和性信息素的受体基因。
苹果蠹蛾对甲基谷硫磷和溴氰菊酯这两种农药产生了严重的抗药性,导致防治困难,为了揭示苹果蠹蛾对这两种农药抗性产生的机制,研究人员对两种抗性品系 (Raz-甲基谷硫磷和Rv-溴氰菊酯) 和敏感品系S的苹果蠹蛾种群进行了重测序,并利用全基因组关联分析比较了敏感品系和抗性品系之间与化学农药抗性相关基因的变异。
研究人员发现与敏感品系相比,抗性品系个体中 CYP6B2 基因启动子区域有三个位点发生了突变,且该基因在两个抗性品系中的本底表达量分别是敏感品系的70和240多倍,因此,推测 CYP6B2 基因的突变可能是苹果蠹蛾对甲基谷硫磷和溴氰菊酯两种化学农药产生抗性的主要原因。