本网讯（通讯员 姚雪 图片 姚雪）近日，我院安世恒教授团队在昆虫激素免疫调控与害虫抗性机制研究中取得重要进展，在国际期刊《PLoS Pathogens》发表题为“Calcineurin-dependent 20E signaling pathway enhances attacin expression to prime the immunity of Helicoverpa armigera against Bacillus thuringiensis Cry1Ac toxin”的研究论文。该研究阐明了蜕皮激素调控棉铃虫抵御Bt毒素的全新分子通路，揭示了害虫免疫适应Bt生物农药的核心机制，为破解棉铃虫Bt抗性、提升田间绿色防控效果提供了重要理论依据。
苏云金芽胞杆菌（Bacillus thuringiensis, 简称Bt）所产生的杀虫蛋白（如Cry1Ac）是目前全球应用最广泛、最可靠的生物防治武器 。然而，随着Bt转基因作物的长期大规模种植，靶标害虫棉铃虫（Helicoverpa armigera）等对其逐渐产生抗药性，严重威胁了全球农业生态安全 。如何提高Bt毒素的杀虫效能并延缓害虫抗性的产生，已成为农业昆虫学界亟待解决的国际热点问题 。研究团队在此前的研究中已发现，抑制棉铃虫体内的钙调磷酸酶（Calcineurin, CaN）活性能够显著增强Bt毒素Cry1Ac的致死效果 ，但其深层分子机理一直未被完全阐明。在本项研究中，团队通过分子对接、真核表达、蛋白质互作以及体内外功能验证，勾勒出了一条精妙的害虫免疫主动防御路线图：
1. 警报拉响（激素与钙离子爆发）：当棉铃虫摄入亚致死剂量的 Cry1Ac 毒素时，其体内的蜕皮激素（20E）水平显著上升，进而触发细胞内钙离子（Ca²⁺）浓度爆发式增长 。
2. 核心中枢激活（钙调酶去磷酸化）：钙离子浓度的升高迅速激活了钙调磷酸酶（CaN） 。CaN作为核心免疫调节因子，通过去磷酸化作用激活了关键转录因子 Relish 和 Dorsal 。
3. 武器制造与中和抗毒（天蚕素Attacin的产生）：被激活的转录因子结合并启动抗菌肽Attacin的基因表达，使其大量合成。令人惊奇的是，这些过表达的天蚕素并非仅用于杀菌，而是能与Bt毒素Cry1Ac蛋白发生特异性物理结合，将其“囚禁”并中和，从而大幅减弱Bt毒素对棉铃虫中肠细胞的毒杀作用 。
尤为引人瞩目的是，研究团队在已对Cry1Ac产生抗性的棉铃虫株系中发现，即便在没有外源Bt毒素刺激的情况下，其体内的 20E 含量、CaN 活性以及抗菌肽 Attacin 水平均保持在极高的活跃状态。这表明，这条新发现的免疫通路已经成为抗性棉铃虫体内的常态化主动防御机制，帮助它们在没有Bt威胁时也做好了“战斗准备”。
1. 警报拉响（激素与钙离子爆发）：当棉铃虫摄入亚致死剂量的 Cry1Ac 毒素时，其体内的蜕皮激素（20E）水平显著上升，进而触发细胞内钙离子（Ca²⁺）浓度爆发式增长 。
2. 核心中枢激活（钙调酶去磷酸化）：钙离子浓度的升高迅速激活了钙调磷酸酶（CaN） 。CaN作为核心免疫调节因子，通过去磷酸化作用激活了关键转录因子 Relish 和 Dorsal 。
3. 武器制造与中和抗毒（天蚕素Attacin的产生）：被激活的转录因子结合并启动抗菌肽Attacin的基因表达，使其大量合成。令人惊奇的是，这些过表达的天蚕素并非仅用于杀菌，而是能与Bt毒素Cry1Ac蛋白发生特异性物理结合，将其“囚禁”并中和，从而大幅减弱Bt毒素对棉铃虫中肠细胞的毒杀作用 。
尤为引人瞩目的是，研究团队在已对Cry1Ac产生抗性的棉铃虫株系中发现，即便在没有外源Bt毒素刺激的情况下，其体内的 20E 含量、CaN 活性以及抗菌肽 Attacin 水平均保持在极高的活跃状态。这表明，这条新发现的免疫通路已经成为抗性棉铃虫体内的常态化主动防御机制，帮助它们在没有Bt威胁时也做好了“战斗准备”。
本研究的发现不仅揭示了昆虫对Bt毒素前所未知的免疫适应策略，更具现实指导意义的是：通过靶向抑制该通路的关键节点（如利用CaN抑制剂环孢素A或FK506，或者利用新型RNA干扰技术），可以 “卸除”害虫的免疫防线 。这为制备更具针对性、低成本且不易产生抗性的新型协同增效生物农药奠定了坚实的科学基础 。
我院魏纪珍副教授和安世恒教授为论文共同通讯作者，我院2020级已毕业博士研究生姚雪为论文第一作者，尹新明教授和杜孟芳教授参与指导了该项研究工作，我院2022级已毕业硕士研究生李品和生命科学学院2021级已毕业硕士研究生赵玉鸽参与了文章的部分工作，萨塞克斯大学Neil Crickmore教授、中国农业科学院植物保护研究所梁革梅研究员和郑州大学农学院李显春教授参与指导了该项研究工作。本研究得到国家自然科学基金（32172401）、河南省高校科技创新人才项目（24HASTIT051）、中原科技创新青年拔尖人才项目、河南省留学归国人员择优资助项目（HNLX202636）等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014503
我院魏纪珍副教授和安世恒教授为论文共同通讯作者，我院2020级已毕业博士研究生姚雪为论文第一作者，尹新明教授和杜孟芳教授参与指导了该项研究工作，我院2022级已毕业硕士研究生李品和生命科学学院2021级已毕业硕士研究生赵玉鸽参与了文章的部分工作，萨塞克斯大学Neil Crickmore教授、中国农业科学院植物保护研究所梁革梅研究员和郑州大学农学院李显春教授参与指导了该项研究工作。本研究得到国家自然科学基金（32172401）、河南省高校科技创新人才项目（24HASTIT051）、中原科技创新青年拔尖人才项目、河南省留学归国人员择优资助项目（HNLX202636）等项目资助。
文章链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1014503
