近期,我所病虫害绿色防控中心在柑橘全爪螨、巴氏新小绥螨抗药性分子机制以及内生菌影响柑橘木虱杀虫剂敏感性方面取得新进展,相关成果在中科院1区Top期刊《Journal of Hazardous Materials》(IF2023=12.2)、《Journal of Agricultural and Food Chemistry》(IF2023=5.7)发表,研究结果为柑橘害虫(螨)有效防控及捕食螨保护利用提供了理论依据。
1. 揭示了巴氏新小绥螨NbCYP3A24在毒死蜱代谢及抗性中的功能
巴氏新小绥螨(Neoseiulus barkeri Hughes)是重要的害虫天敌,选育抗性品系有助于其释放后对化学农药的兼容性。室内生测发现,毒死蜱对巴氏新小绥螨毒性较大,严重影响其田间种群的稳定性。本实验室经多代室内选育,获得了巴氏新小绥螨毒死蜱抗性品系,该品系毒死蜱作用靶标乙酰胆碱酯酶(NbAChE)未发生非同义突变,但存在3个代谢解毒基因的差异化表达,且均为细胞色素P450。Docking分析表明,毒死蜱吡啶环上5C位氯离子距离下调表达的NbCYP3A24催化核心区Heme最近,仅3.0 Å; 进一步通过杆状病毒表达系统在High Five细胞系中实现了上述三个P450蛋白的活性表达; 在体外建立的NADPH电子传递系统中,活性P450与毒死蜱进行了体外代谢反应及代谢物萃取,HPLC-MS/MS检测发现,仅NbCYP3A24对毒死蜱存在21.60%的代谢清除率,代谢产物中未检测到毒死蜱毒性激活物chlorpyrifos-oxon,但证实了吡啶环5C位点氯离子被脱去并羟基化,与docking分析一致; 随后在敏感品系中对NbCYP3A24基因敲降,提高了其对毒死蜱的耐受性,表明该脱氯羟基化产物活性与chlorpyrifos-oxon类似,均为代谢毒性增强物。相关研究以“A down-regulated cytochrome P450 in Neoseiulus barkeri Hughes (Acari: Phytoseiidae) can dechlorinate and hydroxylate chlorpyrifos without producing chlorpyrifos-oxon”为题在《Journal of Hazardous Materials》发表。西南大学博士后于士将、重庆化工职业学院王莉为论文的第一作者,冉春研究员为该论文通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划(2023YFD1400605)、重庆市现代农业产业技术体系(CQMAITS202305)、国家自然科学基金(32302395)的资助。
2. 揭示了内生菌通过调控寄主解毒代谢基因表达水平影响柑橘木虱杀虫剂敏感性
昆虫对杀虫剂的敏感性主要由昆虫宿主自身决定,但共生细菌也是一个重要的影响因素。本研究发现,抗生素处理显著提高了柑橘木虱对联苯菊酯和噻虫嗪的敏感性,并显著降低了柑橘木虱肠道细菌共生体Wolbachia和Profftella的相对丰度、羧酸酯酶(CarEs)的酶活性以及多个CarE基因的表达水平。Wolbachia和Profftella的相对载量与DcitCCE13、DcitCCE14、DcitCCE15和DcitCCE16 4个基因表达水平呈正相关。RNA干扰和HPLC研究表明,DcitCCE15与联苯菊酯的代谢有关。这些结果揭示了细菌共生体可能通过调控DcitCCE15的表达,从而影响柑橘木虱对联苯菊酯的敏感性。相关成果以题目“Bacterial symbionts contribute to insecticide susceptibility of Diaphorina citri via changing the expression level of host detoxifying genes”发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上。博士生潘琦为论文的第一作者,冉春研究员和广西特色作物研究院娄兵海研究员为该论文通讯作者,王雪峰研究员参加了相关工作。该研究得到国家重点研发计划(2021YFD1400800,2018YFD0201500)和广西科技基地与人才专项(桂科AD23026090)的资助。
3. 明确酯酶参与柑橘全爪螨对螺螨酯的抗性
螺螨酯是目前柑橘生产上使用的主流杀螨剂,柑橘全爪螨已对螺螨酯产生严重抗性。本研究通过柑橘全爪螨转录组分析,鉴定出2个显著上调的CCE基因(PcCCE3和PcCCE5)。通过qPCR、RNAi、分子对接和体外代谢等方法分析了PcCCE3和PcCCE5上调与柑橘全爪螨对螺螨酯抗性的关系。结果表明,PcCCE3和PcCCE5在螺螨酯抗性中起重要作用,参与了柑橘全爪螨对螺螨酯的抗性。相关成果以题目“Identification and functional characterization of carboxylesterase genes involved in spirodiclofen resistance in Panonychus citri (McGregor)”发表在《Journal of Agricultural and Food Chemistry》上。病虫害绿色防控中心硕士研究生杨其琪,博士研究生黎思辰为该论文共同第一作者,冉春研究员为该论文通讯作者。该研究得到了重庆市现代农业产业技术体系(CQMAITS202305)、国家自然科学基金(32302395)和西南大学研究生科研创新项目(SWUB23082)的资助。
相关论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135163
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c03049
https://doi.org/10.1021/acs.jafc.4c04094