ABCトランスポーターABCA2の突然変異は、トリコプルシアniのBT毒素cry2abに対する耐性を付与します

Bacillus thuringiensis（BT）の殺虫剤タンパク質は、昆虫耐性を付与するためにトランスジェニック作物（BT-Crops）で発現する主要な組換えタンパク質です。昆虫集団におけるBT毒素に対する耐性の発達は、農業におけるBT-cropsの持続可能な応用を脅かします。BT毒素CRY2ABは、電流BT-Cropsで使用される主要な殺虫剤タンパク質であり、Cry2ABに対する耐性は、キャベツルーパー、トリコプルシアNiを含むいくつかの昆虫で選択されています。この研究では、T。NiのCry2AB耐性遺伝子は、全ゲノム再分離アプローチを使用して遺伝的結合分析によって染色体17にマッピングされ、RNA-SEQベースのバルク分析（BSA）およびアンプリコンシーケンスを使用して細かくマッピングされました。） - 2つの遺伝子、ABCA1とABCA2を含む遺伝子座へのベースの細かいリンケージマッピング。Cry2AB耐性T. NiのABCA1およびABCA2の変異は、ゲノムDNAとcDNAシーケンスの両方によって同定されました。T. ni幼虫におけるABCA1とABCA2の発現の分析は、ABCA2が幼虫の中腸で豊富に発現することを示しましたが、ABCA1は中腸で発現した遺伝子ではありません。cry2ab耐性T. niにおけるABCA2の突然変異は、ABCA2のトランスポゾンTntransibの挿入であることが確認されました。cry2ab耐性遺伝子としてのABCA2の確認のために、ABCA1およびABCA2のフレームシフト変異を持つT. Ni変異体は、CRISPR/Cas9変異誘発によって生成されました。cry2ABを伴うT. ni変異体のバイオアッセイにより、Abca1の変異はcry2abに対する幼虫の感受性を変化させなかったが、Abca2変異体はcry2abに対して非常に耐性があることを確認しました。Cry2AB耐性T. niのABCA2対立遺伝子の遺伝的補完試験は、CRISPR/CAS9によって生成されたABCA2変異体を使用して、Cry2AB耐性株のABCA2変異が耐性を付与することを確認しました。この研究の結果は、ABCA2がT. niのcry2abの毒性に不可欠であることを確認し、Abca2の突然変異は、BT耐性温室集団に由来する耐性T. ni株のcry2abに対する耐性をもたらします。

Insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis (Bt) are the primary recombinant proteins expressed in transgenic crops (Bt-crops) to confer insect resistance. Development of resistance to Bt toxins in insect populations threatens the sustainable application of Bt-crops in agriculture. The Bt toxin Cry2Ab is a major insecticidal protein used in current Bt-crops, and resistance to Cry2Ab has been selected in several insects, including the cabbage looper, Trichoplusia ni. In this study, the Cry2Ab resistance gene in T. ni was mapped to Chromosome 17 by genetic linkage analyses using a whole genome resequencing approach, and was then finely mapped using RNA-seq-based bulked segregant analysis (BSA) and amplicon sequencing (AmpSeq)-based fine linkage mapping to a locus containing two genes, ABCA1 and ABCA2. Mutations in ABCA1 and ABCA2 in Cry2Ab resistant T. ni were identified by both genomic DNA and cDNA sequencing. Analysis of the expression of ABCA1 and ABCA2 in T. ni larvae indicated that ABCA2 is abundantly expressed in the larval midgut, but ABCA1 is not a midgut-expressed gene. The mutation in ABCA2 in Cry2Ab resistant T. ni was identified to be an insertion of a transposon Tntransib in ABCA2. For confirmation of ABCA2 as the Cry2Ab-resistance gene, T. ni mutants with frameshift mutations in ABCA1 and ABCA2 were generated by CRISPR/Cas9 mutagenesis. Bioassays of the T. ni mutants with Cry2Ab verified that the mutations of ABCA1 did not change larval susceptibility to Cry2Ab, but the ABCA2 mutants were highly resistant to Cry2Ab. Genetic complementation test of the ABCA2 allele in Cry2Ab resistant T. ni with an ABCA2 mutant generated by CRISPR/Cas9 confirmed that the ABCA2 mutation in the Cry2Ab resistant strain confers the resistance. The results from this study confirmed that ABCA2 is essential for the toxicity of Cry2Ab in T. ni and mutation of ABCA2 confers the resistance to Cry2Ab in the resistant T. ni strain derived from a Bt resistant greenhouse population.