黃曉丹, 靜大鵬, 張?zhí)鞚? 王振營(yíng),*

(1. 吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)生物防治研究所, 天敵昆蟲(chóng)應(yīng)用技術(shù)工程研究中心, 長(zhǎng)春 130118;2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 植物病蟲(chóng)害生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100193)

蘇云金芽孢桿菌Bacillusthuringiensis(Bt)主要以其芽孢形成時(shí)產(chǎn)生多種有殺蟲(chóng)作用的晶體蛋白而發(fā)揮作用(El-Menofyetal., 2014)。當(dāng)害蟲(chóng)取食Bt蛋白后，Bt蛋白會(huì)在中腸的堿性環(huán)境中被溶解活化，從而與中腸刷狀緣膜囊泡上的特異性受體結(jié)合而發(fā)揮作用。中腸上的特異性受體主要有：氨肽酶N(aminopeptidase N, APN)、鈣黏蛋白(cadherin, CAD)、堿性磷酸酯酶(alkaline phosphatase, ALP)和腺苷三磷酸結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(ATP-binding cassette transporter, ABC)(Jurat-Fuentesetal., 2021)。 其中，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是一類(lèi)廣泛存在于原核生物和真核生物體內(nèi)的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可利用ATP水解產(chǎn)生的能量對(duì)底物進(jìn)行逆濃度梯度的跨膜運(yùn)輸(Wuetal., 2019)，這種運(yùn)輸具有內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)與外向轉(zhuǎn)運(yùn)兩種構(gòu)象，轉(zhuǎn)運(yùn)方向的變化由兩種構(gòu)象對(duì)底物的親和力決定，在真核生物中大多表現(xiàn)為外向轉(zhuǎn)運(yùn)(劉艷青和趙永芳, 2017)，這種特殊的“雙向”功能可使得其能夠參與生物的細(xì)胞內(nèi)外滲透壓平衡、營(yíng)養(yǎng)攝入、細(xì)胞解毒、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等過(guò)程。當(dāng)前，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在人體中研究最多的是其外排功能，如魏寧等(2010)研究發(fā)現(xiàn)人體腫瘤細(xì)胞的多藥耐藥性與ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的功能密切相關(guān)。 當(dāng)細(xì)胞內(nèi)P-糖蛋白(ABCB1)、多藥耐藥相關(guān)蛋白(ABCC1)、乳腺癌耐藥蛋白(ABCG2)基因過(guò)度表達(dá)時(shí)，會(huì)將大量化療藥物排出體外，開(kāi)啟ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的外排泵功能；而在鱗翅目昆蟲(chóng)中，ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白被證明與昆蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白抗性產(chǎn)生有關(guān)(Heckel, 2012)。例如，在棉鈴蟲(chóng)Helicoverpaarmigera、甜菜夜蛾Spodopteraexigua、亞洲玉米螟Ostriniafurnacalis等昆蟲(chóng)體內(nèi)ABCC2和ABCC3轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的表達(dá)量下調(diào)及基因突變提高了這些害蟲(chóng)對(duì)Cry1A類(lèi)蛋白抗性水平(徐麗娜, 2010; Parketal., 2014; Zhouetal., 2016)。因此，明確Bt蛋白對(duì)昆蟲(chóng)體內(nèi)ABC基因表達(dá)水平的影響，篩選并發(fā)現(xiàn)與抗性相關(guān)的新基因并進(jìn)行功能研究，對(duì)防治草地貪夜蛾Spodopterafurgiperda乃至對(duì)其他害蟲(chóng)的防控都十分必要。

草地貪夜蛾屬于鱗翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuidae)，源于美洲熱帶及亞熱帶地區(qū)(Murúaetal., 2009)，2019年1月在云南省首次發(fā)現(xiàn)其入侵我國(guó)。由于其繁殖能力強(qiáng)、遷飛速度快、寄主范圍廣等特點(diǎn)，快速在我國(guó)南方地區(qū)完成定殖，并隨著季節(jié)變暖及玉米的種植逐漸向長(zhǎng)江流域、黃淮海夏玉米區(qū)和北方春玉米區(qū)蔓延為害(Guoetal., 2019)。草地貪夜蛾主要為害玉米、高粱、小麥和水稻等農(nóng)作物。當(dāng)前入侵我國(guó)的草地貪夜蛾為玉米型，主要取食玉米，對(duì)國(guó)內(nèi)玉米生產(chǎn)安全造成了嚴(yán)重威脅(Jingetal., 2020)。在美洲，防控草地貪夜蛾主要以種植轉(zhuǎn)蘇云金芽孢桿菌(Bt)抗蟲(chóng)轉(zhuǎn)基因玉米為主(李紅梅等, 2019)，包括表達(dá)Cry1Ab的Bt玉米MON810和表達(dá)Cry1Fa的玉米TC1507 (Buntin, 2008)。然而，在美洲，隨著B(niǎo)t作物的連續(xù)種植，草地貪夜蛾已經(jīng)對(duì)表達(dá)這兩種Bt蛋白基因的抗蟲(chóng)玉米產(chǎn)生了不同程度的抗性。為此，研究草地貪夜蛾對(duì)Bt蛋白的抗性機(jī)制，為我國(guó)轉(zhuǎn)基因抗蟲(chóng)玉米產(chǎn)業(yè)化種植，延緩抗性產(chǎn)生具有重要意義。本研究利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)研究了草地貪夜蛾幼蟲(chóng)分別飼喂Cry1Ab和Cry1Fa兩種Bt蛋白后，中腸上ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因表達(dá)量變化，為明確草地貪夜蛾ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在Bt蛋白殺蟲(chóng)機(jī)制中的作用，以及合理應(yīng)用Bt蛋白防治草地貪夜蛾，延緩抗性發(fā)展提供了理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試蟲(chóng)飼養(yǎng)

草地貪夜蛾幼蟲(chóng)于2019年6月1日采自云南省德宏州芒市冬玉米田，后經(jīng)中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所玉米害蟲(chóng)組多代飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度為(26±1)℃，相對(duì)濕度為(65±5)%，光周期為16L∶8D，利用草地貪夜蛾人工飼料(王世英等, 2019)飼養(yǎng)至4齡幼蟲(chóng)進(jìn)行試驗(yàn)。飼養(yǎng)過(guò)程中未接觸任何Bt制劑和Bt殺蟲(chóng)蛋白。實(shí)驗(yàn)所用的Cry1Ab和Cry1Fa活化晶體蛋白購(gòu)自樂(lè)士寧公司，純度為98%的白色粉末晶體，均用50 mmol/L、pH 10.0的Na2CO3溶解。另外，使用Easy Protein Quantitative Kit試劑盒(北京全式金生物技術(shù)有限公司)測(cè)定蛋白濃度，保存在-20℃用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

1.2 幼蟲(chóng)中腸RNA提取及測(cè)序

前期按照一定晶體蛋白濃度梯度進(jìn)行了草地貪夜蛾初孵幼蟲(chóng)的生物測(cè)定，得到初孵幼蟲(chóng)的LC50和LC70。因?yàn)椴莸刎澮苟?齡幼蟲(chóng)屬于高齡幼蟲(chóng)，在進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序時(shí)，為保證4齡幼蟲(chóng)充分取食了兩種Bt蛋白進(jìn)入中腸并確保體內(nèi)一些基因發(fā)生變化，因此選擇了LC70作為飼料混合標(biāo)準(zhǔn)。每個(gè)處理選取體型相近的8頭草地貪夜蛾4齡幼蟲(chóng)為1個(gè)生物學(xué)重復(fù)，饑餓處理4 h，使用含有活化晶體蛋白Cry1Ab(LC70=240.2 μg/g)和Cry1Fa(LC70=270.0 μg/g)的人工飼料利用飼料混合法進(jìn)行飼喂。具體方法為：將做好的人工飼料冷卻到50℃時(shí)(未凝固前)，將配制好的Cry1Ab和Cry1Fa蛋白倒入人工飼料后立刻攪拌均勻，晾干后分裝在24孔板中；以飼料中加入同等體積的水為對(duì)照。每個(gè)處理組和對(duì)照組均設(shè)3個(gè)生物學(xué)重復(fù)。預(yù)實(shí)驗(yàn)中通過(guò)測(cè)定幼蟲(chóng)取食蛋白后體內(nèi)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferase)的變化情況而確定取食48 h為體內(nèi)表達(dá)量的高峰期，表明其體內(nèi)解毒功能在此時(shí)間段發(fā)揮較好作用(數(shù)據(jù)未展示)，從而確定本試驗(yàn)幼蟲(chóng)取食48 h后采用TRIzol法提取草地貪夜蛾幼蟲(chóng)中腸總RNA。使用NanoDrop 2000超微量分光光度計(jì)和Agilent 2100生物分析儀進(jìn)行RNA質(zhì)量檢測(cè)，采用Illumina NovaSeq 6000平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序(北京百邁客生物科技有限公司)。

1.3 mRNA建庫(kù)、組裝與功能注釋

采用帶有Oligo(dT)的磁珠富集mRNA，隨后加入Fragmentation Buffer將mRNA進(jìn)行隨機(jī)打斷，以mRNA為模板，用六堿基隨機(jī)引物(random hexamers)合成cDNA第1鏈，然后加入緩沖液、dNTPs、RNase H和DNA Polymerase Ⅰ合成cDNA第2鏈，利用AMPure XP Beads純化cDNA；將純化的雙鏈cDNA再進(jìn)行末端修復(fù)、加A尾并連接測(cè)序接頭，然后用AMPure XP Beads進(jìn)行片段大小選擇，最后通過(guò)PCR富集得到cDNA文庫(kù)。文庫(kù)經(jīng)過(guò)質(zhì)檢后即可上機(jī)測(cè)序，隨后對(duì)初步得到的原始數(shù)據(jù)(raw reads)進(jìn)行數(shù)據(jù)評(píng)估，過(guò)濾除雜和冗余處理，得到高質(zhì)量的clean reads后通過(guò)Hisat 2軟件(Kimetal., 2015)與草地貪夜蛾的基因組數(shù)據(jù)(assembly ZJU_Sfru_1.0)gtf文件進(jìn)行對(duì)比，隨后將比對(duì)上的reads采用Stringtie(Perteaetal., 2015)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組組裝。最后，采用KOG/COG, KEGG, GO數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)BlastX轉(zhuǎn)錄組基因進(jìn)行注釋。

1.4 差異表達(dá)基因篩選

比較經(jīng)Cry1Ab和Cry1Fa分別處理后的幼蟲(chóng)與未添加任何Bt蛋白正常人工飼料飼喂的對(duì)照中腸轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，篩選差異表達(dá)基因，采用FPKM(fragments per kilobase million fragments)方法進(jìn)行計(jì)數(shù)，獲得基因相對(duì)表達(dá)水平，并采用Pearson相關(guān)系數(shù)(R)作為評(píng)價(jià)每個(gè)處理組3個(gè)生物學(xué)之間相關(guān)性的指標(biāo)。使用DESeq2軟件(Loveetal., 2014)，以Cry1Ab和Cry1Fa處理組與對(duì)照組分別相比之后，各比較組的整體FDR<0.01和FPKM值的Fold change≥2作為閾值來(lái)確定基因表達(dá)水平的差異顯著性。

1.5 RT-qPCR驗(yàn)證差異表達(dá)ABC基因

前期經(jīng)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)篩選及RT-qPCR驗(yàn)證在Cry1Ab和Cry1Fa處理后，Cry1Ab處理組與對(duì)照組相比有4個(gè)ABC基因表達(dá)量顯著變化，Cry1Fa處理組與對(duì)照相比有5個(gè)ABC基因表達(dá)量顯著變化。其中，有2個(gè)相同基因在兩種蛋白處理后均發(fā)現(xiàn)有上調(diào)趨勢(shì)，綜合后共篩選到6個(gè)基因。利用RT-qPCR驗(yàn)證1.4節(jié)篩選的差異表達(dá)ABC基因(表1)表達(dá)量。采用Trizol法提取草地貪夜蛾幼蟲(chóng)中腸的總RNA，加入1 μg RNA模板按照One-step gDNA Removal and cDNA Synthesis Kit(北京全式金生物技術(shù)有限公司，北京)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄，合成cDNA第1鏈。RT-qPCR利用ABI 7500 Fast Real-time PCR System(Applied Biosysterm, 美國(guó))兩步法進(jìn)行，同時(shí)以GAPDH作為內(nèi)參基因(Shuetal., 2021)，采用2-ΔΔCt法計(jì)算基因的相對(duì)表達(dá)量(Livaketal., 2014)。RT-qPCR參照PrefectStartTMGreen RT-qPCR SuperMix試劑盒(北京全式金生物技術(shù)有限公司，北京)說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。PCR反應(yīng)體系: PrefectStartTMGreen qPCR SuperMix 10 μL, 上下游引物(10 μmol/L)各0.4 μL, 50×ROX Reference Dye 0.3 μL, cDNA模板1 μL, RNase-free H2O 7.9 μL。擴(kuò)增程序: 94℃ 30； 94℃ 5 s, 60℃ 30 s, 共40個(gè)循環(huán)。實(shí)驗(yàn)設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，3個(gè)技術(shù)重復(fù)；所有引物見(jiàn)表1。

表1 RT-qPCR引物信息Table 1 Primer information for RT-qPCR

1.6 數(shù)據(jù)分析

應(yīng)用PoLo-Plus軟件計(jì)算草地貪夜蛾初孵幼蟲(chóng)生物測(cè)定結(jié)果LC70值及95%置信區(qū)間。RT-qPCR結(jié)果利用SPSS 23.0采用單因素方差分析進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，顯著水平設(shè)定為P=0.5。

2 結(jié)果

2.1 中腸轉(zhuǎn)錄組

取食含240.2 μg/g Cry1Ab和270.0 μg/g Cry1Fa人工飼料的處理組(Cry1Ab和Cry1Fa處理組)及取食正常人工飼料的對(duì)照組草地貪夜蛾4齡幼蟲(chóng)中腸轉(zhuǎn)錄組分別獲得了19 427 579, 24 201 561, 20 865 946, 21 655 163, 20 029 632, 27 003 412, 22 705 906, 28 317 771和24 258 102條Reads。對(duì)照組、Cry1Ab處理組和Cry1Fa處理組轉(zhuǎn)錄組GC含量平均值分別為48.31%, 49.04%和49.45%，均大于45%；Q30平均值分別為95.29%, 94.92%和94.74%，均大于94%，說(shuō)明測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量良好，獲得了高質(zhì)量reads。此外，將所獲得的reads與草地貪夜蛾參考基因組進(jìn)行比對(duì)匹配基因組的reads達(dá)到了80%以上，多個(gè)比對(duì)位置也達(dá)到10%以上，說(shuō)明總read和參考基因組匹配程度較高，可以做進(jìn)一步的分析。

2.2 差異表達(dá)基因鑒定及GO分類(lèi)

Cry1Ab處理后草地貪夜蛾4齡幼蟲(chóng)中腸轉(zhuǎn)錄組與對(duì)照組相比檢測(cè)到1 305個(gè)差異表達(dá)基因，700個(gè)上調(diào)，605個(gè)下調(diào)；Cry1Fa處理后的草地貪夜蛾4齡幼蟲(chóng)中腸轉(zhuǎn)錄組與對(duì)照組相比檢測(cè)到1 202個(gè)差異表達(dá)基因，663個(gè)上調(diào)，539個(gè)下調(diào)。基因GO分類(lèi)功能注釋結(jié)果表明(圖1)，Cry1Ab和Cry1Fa處理組分別有994和912個(gè)差異表達(dá)基因被注釋到生物學(xué)過(guò)程(biological process)、分子功能(molecular function)和細(xì)胞組分(cellular component)三大類(lèi)。

2.3 差異表達(dá)ABC基因RT-qPCR驗(yàn)證

與對(duì)照組相比，飼喂Cry1Ab和Cry1Fa后草地貪夜蛾4齡幼蟲(chóng)中腸轉(zhuǎn)錄組中有9個(gè)ABC基因顯著差異表達(dá)。其中，Cry1Ab處理組中有4個(gè)ABC基因(LOC118267197,LOC118267201,LOC118267200,LOC118280468)差異表達(dá)，3個(gè)上調(diào)，1個(gè)下調(diào)；Cry1Fa處理組與對(duì)照組比較有5個(gè)ABC基因(LOC118266260,LOC118276356,LOC118268781,LOC118267201,LOC118267200)差異表達(dá)，2個(gè)上調(diào), 3個(gè)下調(diào)；Cry1Ab和Cry1Fa處理組共有的739個(gè)差異表達(dá)ABC基因中有2個(gè)基因(LOC118267201和LOC118267200)在Cry1Ab和Cry1Fa處理組中同時(shí)顯著上調(diào)，沒(méi)有同時(shí)下調(diào)的基因。

RT-qPCR結(jié)果顯示(圖2)，Cry1Ab處理組與對(duì)照組中腸轉(zhuǎn)錄組比較有4個(gè)ABC基因的表達(dá)量顯著上調(diào)，且有3個(gè)(LOC118267197,LOC118266260和LOC118276356)表現(xiàn)為極顯著上調(diào)(P<0.001)，另外2個(gè)ABC基因(LOC118268781和LOC118280468)表達(dá)量分別顯著降低(P<0.05)和極顯著降低(P<0.001)；Cry1Fa處理組與對(duì)照組中腸轉(zhuǎn)錄組比較有5個(gè)ABC基因(LOC118267197,LOC118266260,LOC118276356,LOC118280468和LOC118267201)表達(dá)量上調(diào)，其中LOC118267197,LOC118266260和LOC118267201基因?yàn)闃O顯著差異(P<0.001)，另外1個(gè)基因(LOC118268781)下調(diào)，但與對(duì)照組之間無(wú)顯著差異 (P>0.05)。將轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中FPKM值與RT-qPCR結(jié)果關(guān)聯(lián)分析后，由以上結(jié)果可看出，在Cry1Ab和Cry1Fa兩種蛋白分別處理后，除個(gè)別基因外，有多個(gè)ABC相關(guān)基因表達(dá)量與轉(zhuǎn)錄組中的基因表達(dá)趨勢(shì)發(fā)生一致變化(圖3)。 經(jīng)比對(duì)后，LOC118266260為多藥耐藥蛋白同系物ABCC家族基因，LOC118280468為ABCG8基因。值得注意的是，經(jīng)篩選比對(duì)發(fā)現(xiàn)，LOC118280468(ABCG8)在Cry1Ab處理后表達(dá)量極顯著下調(diào)(P<0.001)(圖2: E)，在Cry1Fa處理后表達(dá)上調(diào)但與對(duì)照組之間無(wú)顯著差異(P>0.05)。其他未命名基因需進(jìn)一步篩選鑒定。

3 討論

本研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)篩選草地貪夜蛾幼蟲(chóng)分別取食Cry1Ab和Cry1Fa蛋白后體內(nèi)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在中腸的表達(dá)變化情況。結(jié)果表明，取食Cry1Ab后，共有4個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白編碼的基因表達(dá)量發(fā)生變化，取食Cry1Fa后，共有5個(gè)ABC基因表達(dá)量發(fā)生變化(圖2)。其中，有兩個(gè)相同基因在取食含有Cry1Ab和Cry1Fa的人工飼料后表達(dá)量都發(fā)生顯著變化。Cheng等(2017)在比較基因組分析中發(fā)現(xiàn)多食性害蟲(chóng)斜紋夜蛾Spodopteralitura的解毒相關(guān)基因家族，如P450， GST， COE， APN和ABC等基因的拷貝數(shù)明顯上調(diào)。已有研究表明，基因的復(fù)制或擴(kuò)增使基因過(guò)表達(dá)是節(jié)肢動(dòng)物適應(yīng)性進(jìn)化中的常見(jiàn)機(jī)制，一些代謝酶就是復(fù)制“熱點(diǎn)”。因此，害蟲(chóng)可能通過(guò)擴(kuò)增過(guò)表達(dá)這些解毒基因從而降解進(jìn)入體內(nèi)的化學(xué)農(nóng)藥或Bt蛋白，為多食性害蟲(chóng)進(jìn)化成一種全球性重大害蟲(chóng)提供了依據(jù)(Bass and Field, 2011)。ABCC家族作為目前最多被研究的與Bt蛋白產(chǎn)生抗性相關(guān)聯(lián)的家族，其被報(bào)道介導(dǎo)了昆蟲(chóng)對(duì)多種Bt蛋白的抗性。其中，使用Cry1Ab和Cry1Ca兩種Bt蛋白處理甜菜夜蛾，當(dāng)ABCC2與ABCC3表達(dá)量降低時(shí)，甜菜夜蛾死亡率顯著降低。同時(shí)，ABCC2與ABCC3兩種轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白序列同源性高于70%，很可能這兩個(gè)蛋白都可以作為Cry1A毒素的受體(Parketal., 2014)。本研究通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和RT-qPCR技術(shù)驗(yàn)證了當(dāng)草地貪夜蛾幼蟲(chóng)經(jīng)兩種Bt蛋白分別處理后，ABCC家族基因(LOC118266260)在Cry1Ab和Cry1Fa處理后表達(dá)量均上調(diào)而ABCG8基因在Cry1Ab處理后表達(dá)量下調(diào)，Cry1Fa處理后表達(dá)量上調(diào)(圖2)。表明這兩個(gè)ABC基因參與了Bt蛋白作用于草地貪夜蛾幼蟲(chóng)中腸的過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，ABCG家族在植物中存在內(nèi)向轉(zhuǎn)運(yùn)的機(jī)制，但在真核生物中還尚未發(fā)現(xiàn)(Gr?fe and Schmitt, 2020)。值得注意的是，ABCG家族在人類(lèi)疾病的研究中，特別是ABCG2即乳腺癌耐藥蛋白，可形成二聚體結(jié)構(gòu)的活性轉(zhuǎn)運(yùn)復(fù)合物，以“藥泵”形式減少胞內(nèi)ATP依賴(lài)性藥物蓄積而產(chǎn)生耐藥被人們所熟知(Coley, 2008)。本研究初步篩選出ABCC家族與ABCG家族的ABCG8基因，在經(jīng)過(guò)Bt蛋白處理后表達(dá)量均發(fā)生顯著變化，表明ABCC家族與ABCG家族基因表達(dá)量的變化可能會(huì)影響草地貪夜蛾對(duì)Bt蛋白的敏感性，可能導(dǎo)致草地貪夜蛾抗藥性的產(chǎn)生，具體的功能還需要深入驗(yàn)證。此外，在煙粉虱Bemisiatabaci和小菜蛾P(guān)lutellaxylostella等研究中提出ABC基因表達(dá)量下調(diào)介導(dǎo)昆蟲(chóng)對(duì)噻蟲(chóng)嗪抗性以及Bt毒素Cry1Ac抗性的產(chǎn)生(Yangetal., 2013; Zhouetal., 2020)，類(lèi)似的功能基因還有ABCB1(P-糖蛋白)和ABCC亞家族(通常稱(chēng)MRP亞族)等(魏寧等, 2010)。目前尚未見(jiàn)ABCG1與ABCG8在昆蟲(chóng)中的研究報(bào)道，但通過(guò)對(duì)7種節(jié)肢動(dòng)物ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞家族和人類(lèi)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白亞家族進(jìn)行系統(tǒng)全面分析后發(fā)現(xiàn)，推斷其可能具有保守功能的同源關(guān)系(Dermauw and Leeuwen, 2014)。因此，還需要更加深入的研究。

基因上調(diào)不僅可以達(dá)到解毒的目的，許多ABC基因下調(diào)或者基因序列缺失也可影響其抗藥性。有研究表明敲除小菜蛾的ABCC2基因后，其對(duì)Cry1Ac的抗性升高了3.8倍，而同時(shí)敲除ABCC2和ABCC3基因后其對(duì)Cry1Ac的抗性倍數(shù)顯著升高了1 000倍以上(Wangetal., 2020)。當(dāng)敲除草地貪夜蛾ABCC2基因時(shí)，與野生型相比，對(duì)Cry1Fa的抗性倍數(shù)提高了118倍，但對(duì)營(yíng)養(yǎng)期殺蟲(chóng)蛋白Vip3A類(lèi)蛋白沒(méi)有抗性，則證明ABCC2是Cry1Fa的功能性受體(Jinetal., 2021)。因此，ABC基因的突變或者表達(dá)量下調(diào)也可能會(huì)影響昆蟲(chóng)利用這些轉(zhuǎn)運(yùn)體來(lái)清除自身毒素的能力。而在本研究中也發(fā)現(xiàn)了顯著下調(diào)的ABC家族相關(guān)基因(LOC118268781)，可能與昆蟲(chóng)解毒或者抗性密切相關(guān)，這為后續(xù)的研究奠定了基礎(chǔ)。

本研究通過(guò)測(cè)定Cry1Ab和Cry1Fa兩種Bt蛋白處理后草地貪夜蛾幼蟲(chóng)中腸的基因變化，除了與抗性相關(guān)的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的挖掘，還測(cè)定到其他抗性相關(guān)的免疫蛋白，如農(nóng)藥抗藥性相關(guān)基因，在后續(xù)研究昆蟲(chóng)對(duì)Bt蛋白以及農(nóng)藥產(chǎn)生抗性的作用靶標(biāo)突變及各類(lèi)抗藥性基因的相互作用關(guān)系奠定了基礎(chǔ)，為尋找解決昆蟲(chóng)抗藥性提供了方向。