桥环顺式硝烯新烟碱杀虫剂代谢机制研究

Neonicotinoids is one of the most important insecticides. However, the development of neonicotinoids-resistance in field insect populations is induced by high frequency and large areas using. A lot of studies showed that the enhancement of metabolic detoxification cytochrome P450s is the major factor. Fixing the nitro group in the cis-configuration provided a new approach for neonicotinoid molecular designing. Cycloxaprid, exhibit high biological activity to target insect, and has low/no level cross-resistance with other neonicotinoids. In order to study the metabolism ability of P450s to detoxify the cis-configuration neonicotinoid compounds, molecular biology, chemical analysis and calculation method will be used in this program. The detoxification capacity and possible metabolic pathways in target insects are conducted to study. The results of the study will provide theoretical and practical basis for the research of bridged cis-configuration neonicotinoids and neonicotinoids design.

新烟碱杀虫剂是目前一个重要的杀虫剂品种，田间大量使用导致的抗性问题日趋严重，其中细胞色素P450s介导的代谢解毒作用增强是普遍和主要的机制。以环氧虫啶为代表的桥环顺式硝烯新烟碱类杀虫化合物具有全新结构，与其他新烟碱杀虫剂无/低水平交互抗性，且不同桥环结构化合物活性有所不同。本项目运用分子生物学、化学分析和计算方法研究害虫P450s对桥环顺式硝烯类新烟碱杀虫化合物的解毒代谢能力和可能的代谢途径，从解毒代谢酶角度探究化合物对害虫活性差异原因，为反抗性新烟碱杀虫化合物的设计与合成提供新的依据和思路。

项目围绕我国自主创制的杀虫剂新品种环氧虫啶（Cycloxaprid），通过生物化学、细胞生物学、分子生物学和化学分析等方法，系统进行环氧虫啶生物活性、昆虫和植物中的降解转化、重要农业害虫CYP酶体外代谢机制的研究。.通过项目研究发现，七元桥环结构化合物杀虫活性好于八元桥环结构，环氧虫啶水解产物NTN32692的活性高于环氧虫啶；在对环氧虫啶的代谢过程中，苜蓿蚜体内的谷胱甘肽 S-转移酶（GSTs ）和细胞色素 P450s 可能发挥着主要作用，且GSTs对环氧虫啶降解转化为NTN32692具有一定促进作用；在水稻植株中，发现当环氧虫啶施药浓度高于100 mg/L时（田间推荐使用有效浓度为80~120 mg/L），水稻可有效吸收环氧虫啶，并降解转化生成为NTN32692；.本项目成功建立烟粉虱和果蝇细胞色素CYP6CM1vQ/CYP6G1体外表达系统，对环氧虫啶等新烟碱杀虫剂进行代谢机制研究。UPLC结果发现烟粉虱CYP6CM1vQ能够对新烟碱杀虫剂呋虫胺和NTN32692进行代谢，LC-MS/MS结果表明主要发生羟基化反应，但相同条件下CYP6CM1vQ无法代谢环氧虫啶，无新物质生成；同时，果蝇CYP6G1对环氧虫啶水解为NTN32692有一定促进作用，但无法代谢呋虫胺和NTN32692，无代谢产物生成。本项目在环氧虫啶代谢机制上的研究成果，能够为其交互抗性预测和田间推广应用提供理论依据和支撑，同时对反代谢抗性的新烟碱杀虫剂的分子设计具有指导意义。.本项目共发表论文2篇，在投2篇，授权专利2项，培养硕士生3名。