水稻重要害虫抗药性的发生机制和分子机理研究

水稻害虫防治受到水田和粮食作物的双重用药限制，可用的有效药剂品种相对较少，且农户型农业很难实施现有的以用药控制为主的抗药性治理措施，故随着农村劳动力转移后害虫防治对农药依赖性的增加，水稻害虫迅速发展成为我国抗药性最严重的大田作物害虫，直接影响到稻米生产安全和农田生态安全，目前迫切需要开发新型高效的抗药性治理措施。本研究通过引进功能基因组学技术，利用灵敏的适应性进化参数，研究二化螟和褐飞虱对代表性杀虫剂产生抗性过程中的功能基因表达谱和多态性变化规律，系统分析不同抗药性涉及到的功能基因，同时结合抗药性的传统研究技术，通过抗药性基因的克隆、体外功能表达和生化毒理学试验，以及基因干扰进行验证，揭示不同抗药性的分子机理和多基因协同进化机制及早期特征。最终通过综合分析，提出水稻害虫抗药性发生预测和治理新思路，更新抗药性治理观念，进而完善害虫抗药性治理理论，改善我国大田作物害虫抗药性治理的现状。

本研究计划通过引进功能基因组学技术，研究水稻重要害虫对杀虫剂产生抗性过程中的功能基因表达谱和多态性变化规律，系统分析不同抗药性涉及到的功能基因，同时结合抗药性的传统研究技术，通过抗药性基因的克隆、体外功能表达和生化毒理学试验，以及基因干扰进行验证，揭示不同抗药性的分子机理和多基因协同进化机制及早期特征。最终通过综合分析，提出水稻害虫抗药性发生预测和治理新思路。. 计划研究内容包括：①建立二化螟和褐飞虱不同抗药性的品系材料；②分析不同抗药性的生理生化机制；③建立二化螟和褐飞虱抗药性功能基因组分析的技术体系；④研究害虫不同抗药性发生过程中种群基因表达谱的动态变化；⑤不同类型药剂筛选的代谢抗性及其分子机理；⑥杀虫剂靶标基因的多态性及其在抗性发生过程中的动态变化；⑦抗药性靶基因的结构与靶标生化毒理学特性；⑧总结分析。..五年来，项目组选育了近10多个二化螟、褐飞虱和灰飞虱抗性品系，分析确定了它们对主要药剂抗性的生化机理；利用转录组测序资料，克隆验证了129个二化螟解毒代谢酶基因、216个灰飞虱解毒代谢酶基因和45个褐飞虱基因；通过半定量和定量PCR技术比较灰飞虱抗、感品系的基因表达水平，成功地甄别了10多个与常用杀虫剂抗性相关的细胞色素P450氧化酶（CYP）和酯酶基因；利用体外功能表达，确定了3个CYP对特定杀虫剂的氧化解毒功能及其交互抗性效应；通过比较分析旁侧序列发现，基因转录起始位点和调控因子结合位点的突变是CYP基因过表达的重要机制，而多个突变位点的筛选集合，是CYP活力在抗药性发展中逐步提高的重要原因；建立了研究解毒酶基因过表达调控机制的分析方法；克隆主要杀虫剂的靶标基因，发现灰飞虱和褐飞虱RDL基因的多态性和点突变是乙虫腈和氟虫腈靶标抗性发生的关键。项目研究证实害虫抗药性发生不仅涉及到功能基因的突变筛选，同时还涉及到表达调控基因的突变筛选，拓展了抗药性研究的思路。已发表相关SCI论文15篇，其中第一标注5篇，第二标注7篇。.