近日,内蒙古农业大学园艺与植物保护学院庞保平教授研究团队以近年来在内蒙古草原上猖獗成灾的害虫——沙葱萤叶甲为研究对象,对氯虫苯甲酰胺杀虫剂进行了田间抗药性水平及突变位点检测,研究取得了新进展,成果发表在《Frontiers in Physiology》上。
二酰胺类杀虫剂是一类具有邻酰胺基苯甲酰胺类化学结构的高效、广谱、低毒、内吸性好、高选择性的新型杀虫剂,以胃毒作用为主,对鳞翅目、鞘翅目、双翅目等昆虫具有较高的防效。其通过结合昆虫体内的鱼尼丁受体(Ryanodine receptor,RyR)使体内的钙离子通道打开,大量Ca2+从肌浆网和内质网中游离出来,导致肌浆网和内质网腔内的Ca2+含量减少,造成昆虫内环境不平衡,致使昆虫停止进食,产生肌肉功能性障碍、神经系统紊乱直至死亡。
图 沙葱萤叶甲鱼尼丁受体基因结构
研究团队克隆了沙葱萤叶甲鱼尼丁GdRyR基因全长,并在田间种群(内蒙古锡林郭勒镶黄旗草原44°62′N, 115°80′E)中检测了GdRyR与二酰胺类杀虫剂抗性相关的两个经典突变位点(G4911E和I4754M)及等位基因的频率。利用Modeler和AlphaFold2进一步构建了GdRyR-3D晶体结构,并分析了二酰胺类杀虫剂与GdRyR的结合方式,明确了GdRyR的G4911E突变是导致沙葱萤叶甲对二酰胺类杀虫剂产生抗性的潜在机制,需在今后的抗性监测中重点关注。这是目前关于鞘翅目昆虫GdRyR基因抗性突变的第一篇报道,这一成果为沙葱萤叶甲的抗药性发展与防治提供了重要依据,也可为基于鱼尼丁受体结构的杀虫剂设计提供参考。
图 模型WT GdRyR, WT GdRyR-C, GdRyR-C-M4754和GdRyR-C-E4911
图 GdRyR-M4754、GdRyR-E4911与氯虫苯甲酰胺的结合模式分析
内蒙古农业大学园艺与植物保护学院硕士研究生任浩为论文的第一作者,谭瑶副教授为通讯作者,庞保平教授全程参加指导,青年教师李艳艳、李玲老师参与了研究工作,中科院动物研究所倪若尧博士参与了数据分析工作。上述研究成果由中央引导地方项目(2022-184)、内蒙古科技攻关项目(2021GG0108)、内蒙古高等学校青年科技英才计划(NJYT-19-B22)资助完成。