多杀菌素抗性西花蓟马受体突变位点鉴定与功能分析

The western flower thrips (WFT), Frankliniella occidentalis (Pergande), is a serious invasive pest in China. Since first recorded in Beijing in 2003, WFT has spread into many provinces and causes substantial economic losses throughout China. Spinosad is a new naturalyte class of insecticide that has been reported to be highly efficacious against WFT. However, widespread of adoption of spinosad increased concerns that their long-term usefulness would be cut short by rapid development of insecticide resistance in field population of WFT. In this project, two important reported spinosad receptors, nAChR and GABAa, were cloned and sequenced from a field-collected spinosad resistance strain. We try to identify those mutations in both receptor genes, and make sure whether those mutations are associated with insecticide resistance through classic genetic crosses and two-microelectrode voltage clamp technique. Understanding the molecular mechanisms of spinosad resistance is critical for developing efficient DNA-based monitoring of the resistance frequency for early resistance warning and is key to informed and proactive resistance management.

西花蓟马是我国一种重大外来入侵害虫。自2003 年在北京首次发现以来，在全国范围内迅速传播，给农作物造成巨大危害和经济损失。多杀菌素是目前我国防治西花蓟马重要的生物源杀虫剂，随着多杀菌素的大范围使用，西花蓟马自然种群对多杀菌素的抗性进化问题显得非常重要。本项目以西花蓟马田间自然种群抗性品系为研究对象，通过基因克隆与序列比对，找出抗性靶标受体乙酰胆碱受体和γ-氨基丁酸受体基因突变类型，并通过经典抗性遗传分析及双电极电压钳结合的方法，明确突变基因的功能及其与抗性的关系。该研究对阐明西花蓟马自然种群对多杀菌素抗性的分子机制，开展抗性基因频率监测及西花蓟马对多杀菌素抗性预警和治理具有十分重要的意义。

西花蓟马是我国一种重大外来入侵害虫。自 2003 年在北京首次发现以来，在全国范围内迅速传播，给农作物造成巨大危害和经济损失。多杀菌素是目前我国防治西花蓟马重要的生物源杀虫剂，随着多杀菌素的大范围使用，西花蓟马自然种群对多杀菌素的抗性进化问题显得非常重要。本研究通过田间抗药性监测、室内抗性选育及解毒酶系活力测定、多杀菌素的主要作用靶标乙酰胆碱受体亚基基因克隆和序列分析，来说明西花蓟马对多杀菌素产生抗性的风险和抗性机理。在2014-2016年期间，采用诊断剂量生物测定的方法，对山东、云南、北京等多个西花蓟马田间种群进行多杀菌素抗药性监测，并获得一个稳定的较高抗性品系。对西花蓟马继续进行多杀菌素室内筛选，获得了抗性倍数245倍稳定抗性品系。利用 RT-PCR 及 RACE 技术，获得了西花蓟马乙酰胆碱受体亚基基因的 c DNA序列。用 DNAMAN 软件对敏感和抗性品系乙酰胆碱受体亚基的核苷酸序列和推导的氨基酸序列进行比对，并没有发现抗性品系与敏感品系存在序列上存在显著性差异，研究进一步发现，抗性品系的羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶和多功能氧化酶的活力分别为敏感品系的 0.69、0.84 和 4.43 倍，说明西花蓟马对多杀菌素产生较低抗性与靶标受体无-关，推测多杀菌素的解毒酶多功能氧化酶差异可能在抗性中起主要作用。