近日，中国农业科学院植物保护研究所草地虫鼠害监测与防控创新团队在《Pest Management Science》在线发表题为“Accelerated evolution of  Vkorc1  in desert rodent species reveals genetic preadaptation to anticoagulant rodenticides”的论文。该论文揭示了抗药靶基因 Vkorc1 发生快速进化是荒漠区或半荒漠区鼠类对抗凝血类灭鼠剂天然耐药性高的重要原因。

抗凝血类灭鼠剂（AVK）是目前鼠害应急防控中最常用的一类化学灭鼠剂，但在实际应用过程中鼠类对其很容易产生抗药性。维生素K环氧化物还原酶复合体亚单位1（VKORC1）是维生素K循环中还原氧化型维生素K的关键酶。 Vkorc1 基因上关键位点的变异可以导致鼠类对抗凝血类灭鼠剂的抗药性。经常使用AVK可导致野外鼠类种群抗性水平的不断提高。然而，一些生活在干旱区的鼠类对AVK具有天然耐药性，由于AVK从上世纪50年代才开始推广使用，因此干旱区鼠种的高耐药性与AVK的选择作用无关。为了探索干旱区鼠类天然强耐药性的分子进化机制，本研究团队在啮齿目46种鼠类中分析了维生素K循环相关的三个基因， Vkorc1 、γ-谷氨酰胺羧化酶（ Ggcx ）和醌氧化还原酶1（ Nqo1 ）上的适应性选择信号。结果表明，肥沙鼠（ Psammomys obesus ）、色列盲鼹鼠（ Nannospalax galili ）和地中海小家鼠（ Mus spretus ）的 Vkorc1 基因受到了正选择或宽松选择。已有研究证实地中海小家鼠对AVK具有较强的耐药性，因此肥沙鼠和色列盲鼹鼠也可能对AVK具有较强的耐药性，但需要进一步验证。此外，本研究通过比较已发表的家栖鼠类种群内VKORC1氨基酸变异和本研究获得的鼠种间氨基酸变异在VKORC1蛋白“口袋状”3D模型上的分布特征，发现种群内与抗性相关的突变主要分布于口袋内侧以及顶端的Loop区，鼠种间的变异倾向于分布于口袋外侧，少数分布于口袋内侧和口袋顶端Loop区的种间氨基酸突变可能是荒漠区或半荒漠区鼠类耐药性提高的重要原因。该研究从进化的角度解析了干旱区的鼠类对抗凝血类灭鼠剂天然耐药性较高的分子进化机制，为生态较脆弱的荒漠区和半荒漠区鼠害防治提供理论参考。

中国农业科学院植物保护研究所2017级硕士生陈燕为第一作者，宋英研究员和刘晓辉研究员为共同通讯作者，该研究得到科技基础资源调查专项（2019FY102002）、国家自然科学基金（31871986）和中国农科院创新工程等项目的资助。

荒漠区和半荒漠区鼠类的 Vkorc1 基因编码区发生了快速的进化

文章链接：https://doi.org/10.1002/ps.6905。