肠道微生物群通过调控中肠免疫应答增强亚洲玉米螟对Bt Cry1Ac原毒素的防御机制

针对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）对Bt毒素抗性机制不明的问题，研究人员系统探究了肠道微生物群与宿主中肠免疫的互作关系。研究发现，Bt Cry1Ac原毒素可动态改变中肠菌群结构并激活免疫反应，而五株共生菌（Enterobacter cancerogenus等）通过上调抗菌肽（AMP）基因表达显著降低宿主敏感性。该研究为鳞翅目害虫Bt抗性治理提供了新靶点。

　　

玉米田里的"隐形护卫队"——肠道微生物如何帮助害虫对抗生物农药？

在农作物保护领域，苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）及其晶体蛋白毒素长期被视为环境友好型生物农药。然而，亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）等害虫逐渐产生的抗药性，正使这场"绿色战争"陷入僵局。更令人困惑的是，同种Bt毒素对不同昆虫的致死效果存在巨大差异，这种"同药不同效"现象背后，是否藏着肠道微生物这个"幕后玩家"？

中国农业科学院植物保护研究所的Shuzhong Li团队在《Journal of Invertebrate Pathology》发表的研究，首次系统揭示了亚洲玉米螟肠道微生物群通过调控中肠免疫防御Bt Cry1Ac原毒素的分子机制。研究人员采用抗生素清除、菌株回补结合转录组学的方法，发现五株核心共生菌能激活Toll/免疫缺陷(IMD)信号通路，显著提升宿主抗性。

关键技术包括：1）建立无菌幼虫模型（使用左氧氟沙星+甲硝唑混合抗生素处理）；2）从田间采集亚洲玉米螟幼虫分离鉴定6株肠道共生菌；3）通过LC₂₅
/LC₅₀
剂量效应实验评估Cry1Ac毒性；4）qPCR检测免疫相关基因（包括抗菌肽和DUOX通路基因）表达。

【Impact of Bt Cry1Ac protoxin on the midgut microbiota】
16S rRNA测序显示，Cry1Ac处理导致中肠菌群α多样性降低21.3%，肠杆菌科(Enterobacteriaceae)相对丰度上升至78.5%。值得注意的是，溶血性细菌Enterococcus mundtii在血腔中的检出量增加3.7倍，提示毒素可能破坏肠道屏障。

【Gut microbiota modulates host susceptibility】
无菌幼虫对Cry1Ac的死亡率比正常组高42%，而回补OfG3-OfG7五株菌后死亡率降低28-35%。其中Enterobacter cancerogenus(OfG3)效果最显著，使半数致死浓度(LC₅₀
)从1.018 mg/mL提升至1.742 mg/mL。

【Immune priming by commensal bacteria】
抗生素处理组中，防御素(DEF)、天蚕素(CEP)等AMP基因表达下调60-80%。菌株回补后，Toll受体基因Toll-1和IMD通路基因Relish表达量恢复至对照组的2.1-3.3倍，伴随活性氧(ROS)水平升高1.8倍。

这项研究首次阐明亚洲玉米螟肠道共生菌通过"免疫训练"增强宿主抗性的双重机制：既直接竞争生态位抑制Bt定植，又通过持续激活AMP合成维持免疫警戒状态。该发现不仅为解释田间抗性差异提供了微生物视角，更为设计"益生菌-农药"协同方案提供了理论依据。未来或可通过调控特定菌群结构，延缓害虫抗性发展，实现Bt农药的精准可持续应用。