針對農業(yè)害蟲抗藥性日趨嚴重,但其早期抗性機理不清楚的問題,開展農業(yè)重要害蟲斜紋夜蛾對廣泛使用的殺蟲劑毒死蜱的抗性研究,獲得如下突破:1、谷胱甘肽轉移酶(GST)活性增加是昆蟲毒死蜱早期抗性的主因,而非靶標酶;2、抗性發(fā)展與氧脅迫增加導致的抗性基因表達上調相關,核蛋白Nrf2可能是該通路調控因子;3、首次發(fā)現一個非昆蟲特有類GST 以抗氧脅迫參與抗性作用。研究結果對害蟲防治有著重要理論和應用意義。
昆蟲抗藥性是世界范圍內害蟲防治上存在的重要難題。目前昆蟲的抗性機理研究多為比較高抗性品種與敏感品種間抗性基因的表達量差異,及其突變位點的確定,沒有任何抗性發(fā)展早期低抗性時期的抗性分子機理的研究報道。因而無法從根本上防止抗藥性的形成。因此本研究以市場使用最多的有機磷殺蟲劑毒死蜱對農業(yè)重要害蟲斜紋夜蛾進行抗性品系的汰選,開展研究并獲得下列創(chuàng)新性結果:1、建立了斜紋夜蛾毒死蜱低抗性品種,為研究其抗性機理提供了研究平臺;2、發(fā)現斜紋夜蛾對毒死蜱的抗性發(fā)展較慢,半致死劑量的毒死蜱連續(xù)使用3代, 抗性不會明顯增加, 這為大田使用提供了理論依據;3、研究發(fā)現毒死蜱抗性發(fā)展的早期以代謝抗性機制為主,如谷胱甘肽轉移酶(GST),而非抗抗性時的主因靶標酶的作用,從而為研究抗性機理, 發(fā)展防治抗性新策略制定了研究方向;4、首次發(fā)現非昆蟲專有類的解毒酶SlGSTu1參與抗性作用,并且它的mRNA表達量與抗性指數的變化成正相關,表明可用于快速和靈敏檢測斜紋夜蛾毒死蜱的抗性程度,這對監(jiān)控抗性的早期形成有著重大的應用意義;5、表達分析表明,SlGSTu1在敏感品種中只在幼蟲期有微量的表達,說明它不參與體內內源有毒物質的解毒;用半致死劑量毒死蜱喂食敏感和抗性斜紋夜蛾,SlGSTu1并不參與應激反應;但在在斜紋夜蛾抗性品種的腦部、表皮以及中腸等各組織有不同程度的增加,是專一參與抗性作用的基因;6、通過基因工程技術,證實SlGSTU1只有微量降解毒死蜱的酶活性,但卻有較高的過氧化物酶活性;進一步發(fā)現細胞脂質過氧化終產物丙二醛含量,隨抗性指數的增加而增加;同時抗氧化通路的核蛋白Nrf2表達上調,說明SlGSTU1主要以其抗氧脅迫參與毒死蜱的抗性作用,其表達的調控途徑可能是Nrf2, 這是首個實驗證實昆蟲抗藥性發(fā)展早期的分子機理;7、對不同抗性機制的殺蟲劑溴氰菊酯的斜紋夜蛾抗性品系的研究,證實可誘導細胞急性氧脅迫的殺蟲劑同樣可使其低抗性品種氧脅迫增加,因此毒死蜱和溴氰菊酯具有交互抗性,SlGSTu1以其抗過氧化參與多種殺蟲劑的抗性作用。研究結果將為發(fā)展防止多種農業(yè)害蟲對多種殺蟲劑抗性形成的新策略提供了新的研究思路。
第十二屆“挑戰(zhàn)杯”作品 二等獎
2011年6月,第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽廣東賽區(qū)特等獎。