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棉酚及相关倍半萜醛类是棉花植株合成并积累的有毒次生代谢化合物,能够抑制植物病原菌生长以及抵御植食性昆虫取食。为了抵御这些有毒植物次生代谢物,棉铃虫(Helicoverpaarmigera)通过增加体内解毒酶(包括细胞色素P450单加氧酶,谷胱苷肽S-转移酶和酯酶等)来增强自身的解毒能力。在这些强大的解毒酶系中,细胞色素P450单加氧酶(P450s)常常起关键作用。除了对植物毒素的耐受,棉铃虫还迅速发展出对棉田中广泛使用的菊酯类农药的抗性。宿主植物次生代谢物与棉铃虫杀虫剂抗性之间的关系,目前研究尚少。 棉铃虫CYP6AE14是一个受棉酚诱导P450,发现它具有艾氏剂(一种有机氯杀虫剂)环氧化活性,说明棉酚诱导的P450可能具有对人工合成的杀虫剂代谢的能力。取食含棉酚的人工饲料或有酚棉叶片的棉铃虫幼虫具有较高的中肠P450活性,且棉酚预处理的棉铃虫幼虫对溴氰菊酯的耐受性增强。对五种不同植物次生代谢化合物及溴氰菊酯诱导的棉铃虫中肠转录组进行芯片分析,结果显示和其他植物次生代谢化合物相比,溴氰菊酯诱导与棉酚诱导的P450基因表达谱最为类似。棉酚能诱导多个P450基因的表达,这些P450被报道具有底物多样性,它们中至少有五个P450(CYP321A1,CYP9A12,CYP9A14,CYP6AE11和CYP687)基因的高表达组成棉铃虫溴氰菊酯抗性的分子基础。用植物介导的RNA干扰的方法下调其中一个P450基因(CYP9A14)在中肠的表达,能够降低棉铃虫幼虫对溴氰菊酯的耐受性。 这些数据表明:广食性昆虫能够利用宿主植物的次生代谢化合物来改变自身防御状态,从而增强对其他有毒化合物(如农药)的抗性。利用植物介导的RNA干扰来削弱这种防御途径能够减少农药的使用量,为农业害虫控制提供了一个潜在的新途径。