J Adv Res：P450基因表达减少和变异介导荨麻疹叶螨对毒死蜱的抗性
来源：生物谷原创 2024-09-28 10:11
该研究揭示了虫螨因生物活性降低与序列变异相结合而产生抗药性的机制，这些发现为螨类野外管理策略和综合防治提供了重要的理论依据。
荨麻疹叶螨是一种分布于全球的重要农业害虫，寄主范围广泛，据报道可侵染1200多种植物，尤其是草莓、西瓜和茄子。螨虫以不同寄主植物为食，通过口器刺入叶片组织，吸出细胞内容物，导致光合作用减少，植物活力下降，叶片发黄、凋零，甚至死亡。
目前，田间防治主要采用农药。由于其生命周期短，繁殖能力强，频繁使用农药导致荨麻疹叶螨对96种不同的有效成分产生抗性，其中包括传统农药，如:有机磷、拟除虫菊酯，甚至一些新开发的农药。因此，荨麻疹螨已成为研究其抗性机制的模式昆虫，为其防治奠定了基础。
在中国，大多数荨麻疹夜蛾田间菌株已被证实对多种农药产生抗性。特别是，据报道，对阿维菌素的耐药性很高，而且对丙诺福、联苯菊酯和氟氯菊酯的耐药性也很高。细胞色素P450单加氧酶(CYPs)是昆虫和螨虫中研究最广泛的解毒酶之一，通过RNA干扰(RNAi)或代谢研究，多种酶与农药抗性明确相关。基于协同作用和RNAi实验，CYPs参与了在中国荨麻疹田间菌株中观察到的抗性。
对欧洲一株抗螨荨麻疹T.菌株CYP392A16过表达进行了功能研究，重组蛋白能将阿维菌素和吡氟虫胺代谢为无毒代谢物。CYP392D8基因在某些对阿维菌素耐药的希腊和中国荨麻疹田间菌株中过表达;但该酶尚未被证明与阿维菌素耐药有关或与耐药表型直接相关。相反，在一些菌株中，一些低表达的P450基因与杀螨剂抗性有关。
毒死蜱是一种广谱有机磷(OP)农药，广泛应用于大田作物，一些害虫已经对毒死蜱产生了抗性，如狐夜蛾、黑夜蛾和褐夜蛾。靶点乙酰胆碱酯酶(AChE)的突变，包括G119S、A201S和F331W，通常与荨麻霉的OP抗性有关。另一方面，CYPs的差异表达也与鳞翅目害虫S. exigua和S. furcifera的毒死蜱抗性有关。最近的研究表明，CYP4C62和CYP6BD12的低表达导致毒死蜱转化为毒死蜱的活性降低，这与绿僵菌对毒死蜱的抗性有关。
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.09.015
近日，来自中国农业科学院的研究者们在J Adv Res.杂志上发表了题为“Expression reduction and a variant of a P450 gene mediate chlorpyrifos resistance in Tetranychus urticae Koch”的文章，该研究揭示了虫螨因生物活性降低与序列变异相结合而产生抗药性的机制，这些发现为螨类野外管理策略和综合防治提供了重要的理论依据。
了解昆虫和螨虫如何对毒死蜱产生抗性对于有效的田间管理至关重要。虽然广泛的研究表明，荨麻疹叶螨对毒死蜱具有较高的抗性，但具体的抗性机制尚不清楚。研究这一机制可以为害虫防治策略提供有价值的见解。本研究旨在揭示荨麻疹小蠊对毒死蜱的抗性机制。
研究者采用实时定量PCR和western blot技术对荨麻疹菌中CYP392D8基因的表达水平进行分析。通过RNAi和异质表达对CYP392D8进行功能验证。采用LC-MS/MS定量测定耐药菌株和敏感菌株的毒死蜱毒素产量。此外，通过HPLC-MS和分子对接验证了CYP392D8变异的代谢能力。
毒死蜱与CYP392D8-R和CYP392D8-S蛋白结合位点的分子对接图
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.09.015
结果表明，CYP392D8基因在中国部分抗性群体中表达降低，敲除CYP392D8基因后，螨虫对毒死蜱的敏感性降低。毒死蜱与重组CYP392D8蛋白体外孵育，产生毒死蜱活性代谢物氯吡虫啉。结果还表明，易感螨CYP392D8-S变异比抗性螨CYP392D8-R变异对毒死蜱的生成效率更高。在用低剂量毒死蜱处理后，敏感螨提取物产生大量毒死蜱-oxon，而抗性螨仅显示微量。此外，分子对接研究表明CYP392D8-S比CYP392D8-R变体对毒死蜱具有更高的结合能力。
荨麻疹叶螨通过表达减少和CYP392D8变异参与毒死蜱抗性的机制图
图片来源：https://doi.org/10.1016/j.jare.2024.09.015
综上所述，本研究证实了荨麻疹细胞色素P450 CYP392D8能够代谢毒死蜱，在耐氯吡虫啉荨麻疹菌株中，CYP392D8表达的降低降低了毒死蜱对氯吡虫啉的生物活性，且该酶的序列变化进一步降低了该酶的活性，这些发现为螨类野外管理策略和综合防治提供了重要的理论依据。(生物谷 Bioon.com）
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