中华按蚊嗅觉系统在溴氰菊酯抗性形成中的作用

The strong selection pressure of insecticides not only contributes to the development of insecticide resistance, but also affects mosquitoes’ behaviour, resulting in behavioral avoidance. There is persuasive evidence demonstrating that the expression patterns of mosquito olfactory genes were different between deltamethrin-resistant and -susceptive mosquitoes. Moreover, the avoidance behavior varied with the knockdown resistance (kdr) gene mutation and resistance level. However, what the relation among them is not clear. In this study, genome-wide identification and characterization of olfactory-related genes will be performed. Differential expression profilings are to be investigated through transciptomic analysis, and high deltamethrin affinity odorant-binding protein genes will be screened through fluorescence competitive binding assays. Mosquitos will be collected from different geographical regions to analyze the relationships of olfactorey system of dltamethrin-resistant mosquitos with kdr mutations and behavioral avoidance by susceptibility test, kdr mutation detection, behavioral avoidance observation, electroantennogram recording and olfactory-related gene expression profiling analysis. Based on these researches above, the roles of mosquito olfaction in the development of resistance will be elucidated, thus would help to understand the mechanisms of insecide-resistance and be highly valuable for malaria vector control.

疟疾防治最主要的措施是使用拟除虫菊酯类杀虫剂防蚊灭蚊以切断传播途径。在杀虫剂长期的选择压力下，蚊虫不仅形成抗性，其行为还发生改变，以避免与杀虫剂接触。前期研究发现溴氰菊酯抗、感蚊虫间的回避行为和嗅觉基因表达模式不一样，而且击倒抗性基因（kdr）的突变类型不同，其回避行为也有差异。但是，嗅觉基因表达谱的改变是否与回避行为和kdr突变有关仍不清楚。本项目拟全基因组鉴定中华按蚊的嗅觉基因，通过转录组测序分析嗅觉基因在抗感蚊虫之间的差异表达，筛选结合溴氰菊酯的气味结合蛋白；采集不同地理区域的中华按蚊，通过抗性生测、kdr突变检测、行为测定、触角电位和基因表达分析等，研究中华按蚊嗅觉与溴氰菊酯抗性蚊的kdr突变类型和回避行为之间的关系。本项目将阐明嗅觉在蚊虫溴氰菊酯抗药性形成中的作用，研究结果有利于了解蚊虫抗性形成的机理，对于疟疾的防控具有重要价值。

疟疾防治最主要的措施是使用拟除虫菊酯类杀虫剂防蚊灭蚊以切断传播途径。在杀虫剂长期的选择压力下，蚊虫不仅形成抗性，其行为还发生改变，以避免与杀虫剂接触。前期研究发现溴氰菊酯抗、感蚊虫间的回避行为和嗅觉基因表达模式不一样。但是，蚊虫嗅觉系统是否在感知溴氰菊酯当中起作用仍不清楚。通过非接触的趋避实验和接触应激性测定发现，溴氰菊酯对蚊虫有趋避作用，且能引起蚊虫产生应激性回避行为。从中华按蚊的基因组共鉴定出64个OBP基因、58个OR基因、8个CSP基因、57个IR基因和77个GR基因，OBP和OR基因的数量远少于冈比亚按蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊。采集了重庆、云南和安徽的野外中华按蚊种群，生测发现全为溴氰菊酯抗性。重庆和安徽种群的kdr突变检测到2种突变类型，由亮氨酸（L1014L）改变为苯丙氨酸（L1014F）、半胱氨酸（L1014C），而云南种群没有检测kdr突变。重庆种群的kdr突变频率为82.76%，安徽种群kdr突变频率为100%。抗性蚊虫对溴氰菊酯处理蚊帐的接触性回避行为显著弱于敏感蚊虫，说明蚊虫在长期暴露于溴氰菊酯的情况下，获得了抗药性，但却付出了回避行为减弱的代价。通过转录组测序和定量PCR方法分析抗性和敏感蚊虫之间差异表达的OBP和OR基因，结果发现仅AsinOBP1在3个地理种群的抗性蚊中均显著下调表达。荧光竞争结合实验发现AsinOBP1能够结合溴氰菊酯，AsinOBP1/溴氰菊酯复合物的解离常数为1.49μmol/L，说明蚊虫能够通过嗅觉系统感知溴氰菊酯，抗性蚊虫回避行为减弱很可能与AsinOBP1表达水平下调有关，但需进一步验证。本项目证实蚊虫通过嗅觉感知溴氰菊酯，蚊虫行为的改变与嗅觉基因的表达变化有关。研究结果有助于了解蚊虫抗性形成的机理，对于疟疾的防控具有重要价值。