二化螟对杀虫单和甲胺磷的抗性机理及神经靶标乙酰胆碱受体的基因克隆

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二化螟(Chilo suppressalis)是水稻生产中的重要害虫,严重影响水稻产量和品质。杀虫单、甲胺磷是防治水稻螟虫的主导药刑。由于长期、大量的施用,近年来我国的浙江、江苏很多地区二化螟对杀虫单、甲胺磷产生了抗药性,甚至导致个别地区防治失败。研究二化螟对杀虫剂抗性的机制,是确定科学的抗性治理策略的理论基础,是实现水稻生产可持续发展的重要内容之一。 本研究对二化螟抗药性现状、动态进行了监测;测定了抗感品系酯酶、谷胱甘肽转移酶、多功能氧化酶等解毒酶活性,分析了抗性的生化机制;研究了杀虫单等杀虫剂对二化螟谷胱甘肽转移酶的抑制作用,分析了沙蚕毒素类杀虫剂与有机磷杀虫剂混用增效的机制。从二化螟体内克隆了杀虫单作用靶标-烟碱型乙酰胆碱受体(nAChR)功能亚基(α亚基)的cDNA全序列,分析了基因的结构特征与功能特异性;比较了抗感品系序列上的差异,分析了序列多态性,讨论了昆虫乙酰胆碱受体结构与功能多样性的关系。另外,对小菜蛾烟碱型乙酰胆碱受体功能亚基(α亚基)cDNA片段序列进行了分子克隆。 对浙江瑞安、慈溪、温岭、桐庐和苍南五地,江苏常熟、徐州、高淳等地以及贵州贵阳地区二化螟对杀虫单、甲胺磷的抗性现状进行的监测。结果显示,在浙江除温岭种群对杀虫单较为敏感仅有6.0倍的抗性,其它地区均达到很高的水平,苍南、慈溪和瑞安三地二化螟的抗性分别达到了65.5、37.7和95.8倍。江苏省各地二化螟对杀虫单普遍产生了抗药性,特别是常熟、高淳和江都种群的抗性倍数分别126、68.5、33.2,达到了高抗水平,其它地区也产生了中等水平抗性。贵州贵阳二化螟对杀虫单抗性水平还不高,仅为9.6倍。浙江各地二化螟对甲胺磷的抗性水平均已达到了很高的水平,苍南和温岭地区二化螟对甲胺磷的抗性达到了很高的水平,分别为99.3和84.8倍,抗性最低的桐庐地区也达到了33倍。除高淳地区二化螟对甲胺磷产生了较高抗性,达到了34倍,江苏其它地区二化螟对甲胺磷抗性水平还维持在中等水平。贵州贵阳地区二化螟对甲胺磷抗性极高,达144倍。对浙江慈溪二化螟田间各世代对杀虫单、甲胺磷和三唑磷的抗性动态监测结果表明,该地区二化螟对杀虫单和甲胺磷产生了高抗性,对三唑磷的抗性水平还不高;抗性动态各有其特点,二化螟对杀虫单的抗性第1代低,第2、第3代上升较快,第4代有所下降。二化螟对 二化蚁对杀虫申和甲胺瞰的抗刊肌理及神拧靶标乙酚叫碱受体的缺饲克险甲胺磷和三哇磷的抗性比较平稳,没有明显的上升。室内饲养条件下,二化螟对杀虫单抗性在1-6代变化不大,呈缓慢下降的趋势。 浙江慈溪二化螟抗性种群对杀虫单和甲胺磷的抗性倍数分别是37厂和52.7倍。代谢酶活性的测定结果表明,抗性种群多功能氧化酶O-脱甲基活性和N-脱甲基活性分别是敏感种群的3.3和1.34倍2 而梭酸酯酶活性Vin与米氏常数Km在抗感种群间没有差异I 谷耽甘肽转移酶(GSTS)的活性在不同底物(CDNB和 DCNB)时表现出一定的底物特异性,抗性种群GSTS对CDNB的酶活性比敏感品系高。这说明在二化螟对杀虫单和甲胺磷抗性形成中,多功能氧化酶活性提高是一个重要的机制,并且由于O-脱甲基作用的底物(对硝基苯甲醚)与甲胺磷,N-脱甲基作用的底物 (对氯氮甲基苯氨)与杀虫单存在结构相似性,因此可以认为多功能氧化酶0-脱甲基活性揭扁主要与二化螟对甲胺磷抗性有关,而N-脱甲基活性提高则是二化螟对杀虫单抗性的主要机制之一。0TS的某些同工酶可能参与了二化螟抗性的形成。 以h化螟为材料研究了杀虫单、甲胺磷和 DEM对谷肤甘肽转移酶(GST)活性的抑制作用。离体抑制试验的结果表明,杀虫单和DEM都对H化螟GSTS活性有强烈的抑制作用,在实验设置的反应体系中,1.25mM、2.smM杀虫单和人卫smM、smMDEM对GSTS押制的时间曲线均呈抛物线型。杀虫单和DEM对G盯S的抑制中率 (50)分别是 1.33和 1.71mM,甲胶磷没有抑制作用。0.05….IM杀虫单、甲胶磷和 DEM分别处理二化螟的活体实验结果显示,48小时后,杀虫单和 DEM对 GSTS活性的抑制率分别是 10.3和 14.5%,甲胺磷则表现出 8,6%的诱导。酶动力学实验显示,杀虫单和 DEM都是 GSTS的可逆性抑制剂,这种抑制作用不是竞争性的。研究结果表明,杀虫单是GSTS的强抑制剂,这在杀虫单的毒杀机制中有重要的意义。 采用*lKR枝术,对二化螟n*hM亚基全长co*A进行了分子克隆。序列分析表明,这是一个新的。亚基基因,定名为CS。1。基因全长为1997个核苦酸,包含了 1个开放阅读框,编码 1个509个氨基酸的成熟蛋白和 1个24 A基酸的信号肽。氮基酸序列具有神经系统配体门控离子通道亚基的一些共同特征:一个通过两个半耽氨酸之间二硫键形成包括 15个氨基酸(成熟蛋白的 128-142氨基酸)的包外环000p),这种包外环也是其它配体门控离子通道如 GABA、谷氨酸、甘氨酸等神经递质受体通道亚基的结构特征;四个跨膜结构域TM斗;以及一个可能的糖基化位点,位于 24氨基酸恤 勺,它存在于所有昆虫受体亚基和大多数?
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