番茄潜叶蛾肠道微生物介导氰戊菊酯抗性的机制研究

本研究针对番茄潜叶蛾(Tuta absoluta)对拟除虫菊酯类杀虫剂氰戊菊酯(fenvalerate)产生抗药性的问题，通过比较抗性(FR)与敏感(FS)种群肠道菌群差异，首次揭示了Enterobacter spp和Micrococcus spp通过降解农药参与抗性形成的机制。研究人员采用qPCR、16S rRNA测序和抗生素清除联合定植实验，证实两种菌株可使抗性水平降低15%，为害虫抗性管理提供了新靶点。

　　

在全球农业生产中，番茄潜叶蛾(Tuta absoluta)堪称"番茄杀手"，其幼虫通过蛀食叶片、茎秆和果实造成毁灭性损失。面对这个起源于南美却已入侵亚非欧三大洲的入侵物种，化学防治仍是主要手段，但过度使用拟除虫菊酯类杀虫剂导致其抗药性问题日益严峻。更令人担忧的是，传统认知中的抗性机制——如解毒酶基因过表达——似乎不能完全解释某些地理种群的抗性表型。这一科学谜团促使德黑兰Modares大学农业学院昆虫学系的研究团队将目光投向了一个常被忽视的领域：昆虫肠道微生物与农药抗性的神秘关联。

发表在《Scientific Reports》的这项研究创新性地采用多组学联用策略：通过实时荧光定量PCR(qPCR)分析抗性(FR)与敏感(FS)种群肠道菌群结构差异；利用含氰戊菊酯的NA培养基筛选降解菌株；结合抗生素清除建立无菌(FRG-)和单菌定植(FRE/FRM)实验体系；最后通过生物测定验证菌株功能。样本来自伊朗乌尔米耶(敏感种群)和德黑兰(抗性种群)的番茄温室，经三代实验室饲养后取三龄幼虫中肠进行实验。

Gut bacteria population levels in the FR and FS populations of TLM

qPCR结果显示抗性种群中γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)丰度显著升高，其中放线菌含量较敏感种群高出9倍，暗示这两类菌群可能与抗性相关。

Effect of fenvalerate on the gut bacteria

在含5000 ppm氰戊菊酯的培养基中，抗性种群分离出黄色(Enterobacter spp)和乳白色(Micrococcus spp)两种菌落，而敏感种群仅存留黄色菌落，首次证明特定肠道菌具有农药耐受性。

Identification of gut bacteria by sequencing and phylogenetic analysis

16S rRNA测序结合NJ系统发育树分析确认，两种菌株与已知的Enterobacter cloacae和Micrococcus luteus具有98%同源性，其降解能力可能源于土壤微生物的进化适应。

Detection of micrococcus and enterobacter and confirmation of germ-free and gnotobiotic lines

四环素处理实验证明50 ppm浓度可完全清除肠道菌群而不影响宿主存活，为构建FRE(仅含Enterobacter)、FRM(仅含Micrococcus)和FRE+M(双菌定植)实验体系奠定基础。

Bioassay of fenvalerate with the germ-free and gnotobotiotic lines

关键数据显示：无菌幼虫抗性比降至1.0，而双菌定植(FRE+M)使抗性比恢复至1.41，证实两种菌株协同贡献约15%的抗性水平。这一发现颠覆了传统认知——农药抗性不仅源于宿主基因变异，微生物共生体同样扮演关键角色。

该研究首次揭示番茄潜叶蛾肠道菌群介导拟除虫菊酯抗性的"微生物护盾"机制：作为番茄内生菌的Enterobacter和Micrococcus可能通过取食进入昆虫肠道，其降解能力在农药选择压力下被强化。这一发现为抗性治理提供新思路：针对性地调控害虫微生物组或开发微生物抑制剂，可能成为延缓抗性发展的有效策略。值得注意的是，放线菌门在抗性种群中的显著富集提示，革兰阳性菌的细胞壁结构可能更利于农药耐受，这为后续机制研究指明方向。研究团队特别指出，阐明具体降解酶系及其与宿主解毒酶的协同作用，将是未来突破的重点。