PxGSTO4介导小菜蛾对茚虫威解毒代谢机制研究

发布时间：2020-04-02 22:51

【摘要】：小菜蛾Plutella xylostella(L.)是世界范围内危害十字花科蔬菜的重要害虫之一,同时其抗性的发展也日趋严重。茚虫威是一种对鳞翅目害虫包括小菜蛾作用显著、以钠离子通道为作用靶标的VA二嗪类杀虫剂。1998年上市推广以来,由于其不科学合理使用,小菜蛾田间种群已对茚虫威产生高水平抗性。前期研究发现靶标位点钠离子通道的突变与小菜蛾对茚虫威抗性相关,但解毒酶是否参与介导代谢抗性未知。因此,本研究监测了2017-2018年湖北四个地区小菜蛾田间种群对茚虫威的抗药性并检测其解毒酶活性,通过软件分析了茚虫威与其他药剂对小菜蛾毒力和茚虫威与解毒酶之间的相关性。基于此,进一步分析小菜蛾田间抗性种群对茚虫威解毒代谢机制以及对其转录调控进行了初步研究,主要结果如下:1.监测了湖北武穴、新州、当阳、云梦四个地区2017-2018年小菜蛾田间种群对茚虫威的抗性水平,结果表明小菜蛾田间种群已对茚虫威产生不同程度的抗性(Resistance Ratio=0.3-17.7),新洲地区2017年5月和当阳地区2018年10月采集的小菜蛾达到中等水平抗性。云梦和当阳地区小菜蛾对茚虫威的抗性水平呈升高趋势,而新洲和武穴地区呈降低趋势。通过软件分析茚虫威与其他药剂对小菜蛾田间种群毒力相关性可知,茚虫威与氯虫苯甲酰胺、甲维盐、乙基多杀菌素和氰氟虫腙之间不存在交互抗性。通过解毒酶活力测定及相关性分析表明,与敏感种群相比,三种解毒酶活力差异较大,且谷胱甘肽S-转移酶(r=0.975,P=0.025)与茚虫威对小菜蛾田间种群毒力存在显著性相关,而羧酸酯酶(r=0.535,P=0.456)和细胞色素P450多功能氧化酶(r=0.082,P=0.918)与茚虫威对小菜蛾田间种群的毒力不存在显著性相关。因此,推测GSTs在小菜蛾对茚虫威敏感性降低的过程中起到重要作用。2.通过测定敏感种群WH-SS和茚虫威田间抗性种群GD-RR小菜蛾的CarE、GSTs和P450酶活力,结果显示:在G5代时,田间抗性种群的三种解毒酶的比活力都显著高于敏感种群,分别上升1.83倍、3.98倍和1.71倍,且在田间抗性种群GD-RR药剂筛选的过程中,GSTs酶活力显著上升;进一步通过增效剂试验发现,磷酸三苯酯(TPP,Triphenyl phosphate)、胡椒基丁醚(PBO,Piperomyl butoxide)和顺丁烯二酸二乙酯(DEM,Diethyl Maleate)对小菜蛾茚虫威田间抗性种群的增效比分别为1.53、2.50和3.32,综上结果表明GSTs在代谢茚虫威的过程中可能发挥主要作用。3.通过检测与解毒代谢相关的22个GSTs基因mRNA的表达量,发现与敏感种群相比,PxGSTO4在田间抗性种群GD-RR中上调倍数5.7,通过RNAi技术沉默PxGSTO4后,小菜蛾GSTs酶活力显著性下降,对茚虫威的敏感性显著性上升。表明在小菜蛾中PxGSTO4的过表达与茚虫威的解毒代谢相关。4.根据已报道的文献,选取小菜蛾体内与解毒代谢相关的转录因子13条,通过实时荧光定量PCR检测表达量,发现其中PxCRBL2表达量上调倍数12.4,利用RNAi技术沉默小菜蛾PxCRBL2后发现,小菜蛾对茚虫威的敏感性发生显著性上升且GSTs酶活力显著降低,通过检测沉默后GSTs表达量的变化,发现其中PxGSTO4基因表达显著下调。表明转录因子PxCRBL2可能通过调控PxGSTO4的表达从而介导小菜蛾对茚虫威的解毒代谢。
【图文】：

在 1999 年至 2010 年期间，每公顷由小菜蛾危害引起的损失从 15 万元增加至 223万元（Li et al 2016）。尽管从未中断对小菜蛾的防治，但是由其造成的经济损失仍非常严重（Sayani et al 2019）。在中国由小菜蛾造成的经济损失每年约 7.7 亿美元，世界范围内则达到 40 至 50 亿美元（Furlong 2013，Li et al 2016）。小菜蛾在我国各地均有发生，其中东部和南部沿海地区比西北部地区危害更严重，，导致这些地区的经济损失相对于西部地区也更多。在南方地区小菜蛾一年可发生二十多代，高发期集中在春季 2-5 月份和秋季 9-11 月份，但在东北地区一年只有2-3 代，高发期一年一次，主要集中在 5-7 月份（冯夏等 2011）。相应的，在东部和南部地区对于小菜蛾的防治力度也更大，如图 1 所示（Li et al 2016）。造成小菜蛾危害如此严重的重要原因之一，是因为它极容易对杀虫药剂产生抗性（高丰等2005）。因此，对小菜蛾的抗性监测与解析抗性基因的分子调控机制对于控制小菜蛾危害的潜在靶标具有重要意义，也可为有效持续的控制小菜蛾种群发生与危害提供新的思路和方法。

甲氧羰基代谢物 DCJW（Cui et a非靶标生物安全（Mccann et al 2代有机磷类和拟除虫菊酯类杀虫6）。农药登记资料保护和专利保护都可能大幅增加，这也极易加速昆此，研究昆虫对茚虫威的抗性机制使用、延缓其抗性发展十分必要），又名安打，化学名称：7-氯-2,氨基甲酰基]茚并[1, 2-e][1, 3, 4-]恶AS 号：144171-61-9，分子量 527
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S433.4

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本文编号：2612546