二酰胺类杀虫剂对鳞翅目昆虫神经元钙信号调控研究

During the ongoing research process supported by NNSFC fund,whole-cell patch clamp and calcium fluorescence probe were used on apoptotic mechanism of Spodoptera exigua lavae neurons induced by diamide insecticides and screening model was established. Their action targets lied in the RyRs of endocytoplasmic reticulum and the activated voltage-gated calcium channel accelerated disturbance of calcium homeostasis. To discover new green pesticides, this project continues focusing on the mechanistic studies of diamide insecticides. First, parallel studies of the regulation mechanisms for RyRs and voltage-gated calcium channel of chlorantraniliprole and flubendiamide on the Lepidoptera(Noctuidae, Pyralidae) lavae neurons will be performed. Particularly, the different insect selectivity and broad-spectrum causing by different target location will be examined. Second, studies on the calcium signaling pathways between the plasma membrane and endoplasmic reticulum calcium stores and on the participation regulating calcium signal of IP3Rs and BKCa delaying or accelerating neuronal apoptosis will be explored. Finally, database and this novel screening platform will be developed to synthesize novel insecticide and help predicting insecticidal-activity of diamide insecticides within the error range.

在正在进行的青年基金研究中，负责人采用膜片钳结合钙荧光研究二酰胺类杀虫剂诱导的甜菜夜蛾幼虫神经元凋亡机制并初步建立了筛选模型。二酰胺类农药作用靶标位于神经元内质网的鱼尼丁受体上，神经元质膜上的电压门控钙离子通道的参与加速了钙稳态的失衡。为了更好的服务于国内新农药的创制，本课题将继续聚焦于二酰胺类杀虫剂作用机制研究：平行研究氯虫酰胺、氟虫酰胺对鳞翅目夜蛾科及螟蛾科昆虫幼虫神经元鱼尼丁受体及电压门控钙通道的调控，探索二者对不同种类昆虫的选择性及广谱性原因；研究二酰胺类诱导神经元凋亡的内质网通路中钙信号转导途径，三磷酸肌醇受体及大电导激活的钾通道参与钙信号调控对神经元凋亡的影响；最后的任务是健全数据库,为创制靶向鱼尼丁受体的潜在杀虫剂提供有效的细胞筛选平台，设计合成新型二酰胺并在一定误差范围内预测毒力。

在已经结束的青年基金研究中，负责人采用膜片钳结合钙荧光研究二酰胺类杀虫剂诱导的甜菜夜蛾幼虫神经元凋亡机制并初步建立了筛选模型。 二酰胺类农药作用靶标位于神经元内质网的鱼尼丁受体上，神经元质膜上的电压门控钙离子通道的参与加速了钙稳态的失衡。为了更好的服务于国内新农药的创制，本课题延续上一个课题，将研究聚焦于二酰胺类杀虫剂作用机制研究。（1）首先采用荧光测钙技术，神经元内游离钙Fluo-3 AM及内质网Fluo-5N负载，多种药物交叉验证明确氯虫酰胺及氟虫酰胺的靶标位于夜蛾科幼虫神经元内质网的鱼尼丁受体。（2）平行研究氯虫酰胺、氟虫酰胺对鳞翅目夜蛾科及螟蛾科昆虫幼虫神经元鱼尼丁受体及电压门控钙通道的调控，探索二者对不同种类昆虫的选择性及广谱性原因，研究结果表明，氯虫酰胺与氟虫酰胺均引起鳞翅目夜蛾科及螟蛾科昆虫幼虫神经元钙超载，但胞内钙升高的程度不同种属的昆虫粘虫，甜菜夜蛾，棉铃虫及玉米螟间有差别。（3）研究二酰胺类诱导神经元凋亡的内质网通路中钙信号转导途径，内质网钙经弱亲和性钙试剂负载后，在药物作用下可见钙迅速流失而后达平衡，氟虫酰胺引起的钙流失远高于氯虫酰胺；三磷酸肌醇受体参与钙的调控，但大电导激活的钾通道对药物作用下神经元凋亡没有影响。（4）通过筛选大量二酰胺类新型化合物，健全数据库，为创制靶向鱼尼丁受体的潜在杀虫剂提供有效的细胞筛选平台，设计合成了多系列新型二酰胺并在一定误差范围内采用荧光测钙成功预测化合物活体毒力。