氯胺磷、吡虫啉和溴氰菊酯胁迫下松墨天牛分子响应的比较研究

氯胺磷低毒、高效、安全，是我国具有自主知识产权的有机磷杀虫剂创新品种；吡虫啉是新烟碱类杀虫剂，已成为我国取代剧毒有机磷杀虫剂的骨干品种；溴氰菊酯是拟除虫菊酯类杀虫剂,能杀灭对有机磷农药等产生抗药性的害虫。.本项目构建松墨天牛cDNA文库，从中提取基因克隆并测序，据此设计、原位合成寡核苷探针制备基因芯片；按浓度梯度和时间梯度分别用氯胺磷、吡虫啉和溴氰菊酯处理松墨天牛,体外转录成cRNA与芯片杂交，获得3种农药胁迫下松墨天牛的基因表达谱；比较研究松墨天牛对这3种农药分子响应的差异，筛选出差异基因和分子靶标。.本项目使用基因芯片作为研究平台，具有集约化、系统化和高通量分析的优点，为鉴定新农药、确定农药的生物选择性奠定理论基础；对以不同类型农药准确的分子靶标为基础和依据，科学、经济、合理地选用和交替使用不同杀虫机理的农药有针对性地防治害虫、避免或延缓害虫的抗药性、提高防治效果具有重要意义。

松墨天牛是一种严重危害松树的重大害虫，也是松材线虫的重要载体。.构建了松墨天牛cDNA文库，滴度为5,45×106 pfu/ml，重组率为97.8%，平均插入片段约为1000 bp，为克隆和分析松墨天牛新的功能基因奠定了基础。.氯胺磷和吡虫啉都诱导COX1表达，在解毒代谢中有特殊作用。但溴氰菊酯作用下，COX1下调表达。3种杀虫剂胁迫下，Cpr49Aa、Cpr67B 和Cpr11A等表皮蛋白基因表达下调，表明表皮蛋白基因的变化没有降低表皮费穿透性性，没有参与对杀虫剂的抗性；氧化磷酸化通路基因ATPsyn-d、mtacp1和ND75下调，说明氧化磷酸化引发了毒理学变化。这些蛋白质磷酸化的影响可能是有机磷农药、吡虫啉和溴氰菊酯的毒性机制之一，改变昆虫磷酸化水平的蛋白质可能是这些杀虫剂的非传统靶标。.氯胺磷、吡虫啉使细胞色素P450还原酶转录水平下调，表明氯胺磷、吡虫啉可延缓抗药性，阻碍的松褐天牛发育。吡虫啉、氯胺磷、溴氰菊酯胁迫下，在松墨天牛幼虫保幼激素酯酶转录水平降低，这表明基因转录的减少或保幼激素酯酶RNA稳定性的降低都与幼激素酯酶的活性降低有关，松墨天牛在发育中可能出现畸形。.但溴氰菊酯作用下，丝氨酸蛋白酶基因、细胞色素P450还原酶基因表达上调。.3种杀虫剂胁迫下，分子功能中catalytic activity富集的基因最多；细胞成分中Cell 和 cell part富集的基因最多；生物学过程中，这3种杀虫剂富集的GO不一致，而且吡虫啉、氯胺磷胁迫下各自的上、下调基因富集GO 类别也有很大差别，溴氰菊酯胁迫下的上、下调基因GO类别趋于一致。吡虫啉、氯胺磷胁迫下的分子通路名称和顺序几乎完全相同，只是吡虫啉比氯胺磷多出一个Pentose phosphate pathway通路。溴氰菊酯胁迫下分子通路与吡虫啉、氯胺磷有很大不同，只有3个通路与吡虫啉、氯胺磷的相同。以上表明，溴氰菊酯与吡虫啉、氯胺磷在对松墨天牛的毒性机理上有较大差别。. 总之，对目标基因的GO和通路分析对重新认识这些杀虫剂和它们潜在的靶标之间的联系网络、深入探索靶标基因的解毒和抗性功能具有重要意义；本研究提供了松墨天牛分子毒理学的公共数据，为利用这些杀虫剂比以往更有效地防治松墨天牛提供重要参考。