天然杀虫生物碱是植物防御植食性昆虫从而进化出来的重要次生代谢产物,拥有多样的杀虫机制,是农药开发的天然“宝库”。很多植物因为含有这些杀虫生物碱而被开发为植物源农药用于害虫防治,例如烟草中的烟碱,百合科中的藜芦碱,Ryania speciosa中的鱼尼丁,雷公藤和苦参中的各种生物碱等。但是,目前绝大部分杀虫生物碱的作用机制还是未知,特别是缺乏遗传学证据来确定其在体内产生毒力效应的分子靶标。烟碱型乙酰胆碱受体（nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs）是昆虫中枢神经系统中最重要的一类离子通道,由不同亚基组成同源或者异源五聚体,是新烟碱类等杀虫剂的作用靶标。之前的研究表明尼古丁及相关生物碱可以作用于烟碱型乙酰胆碱受体,但是在昆虫体内的分子靶标,特别是其作用受体的亚型及亚基构成是未知的。因此,本研究利用黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）这一模式生物,通过建立生物碱的生物测定方法,比较不同亚基突变体果蝇对四种生物碱的敏感性变化,从而确定其分子靶标。同时发现nAChRβ1R81T这一导致对新烟碱类杀虫剂产生高抗的点突变反而增加了对尼古丁的敏感性,并进一步在桃蚜（Myzus persicae）中进行了验证,表明靶标突变在给害虫带来抗药性的同时,可能会造成其对部分寄主的防御化合物敏感性增加,从而造成在该寄主植物上的适合度下降。1生物测定方法建立及尼古丁分子靶标鉴定与合成农药相比,天然产物在昆虫体内的代谢更快,中毒现象更不明显,实验使用浓度更高,因此常规的短期液体饲料饲喂方法并不适用于天然生物碱。研究利用果蝇nAChRα1-α7,β1-β3亚基的相关突变体,通过比较尼古丁的各种生测方法如攀爬行为检测急性毒性,以及长期喂药下成虫存活率和二龄幼虫化蛹率检测慢性毒性,最终建立了以二龄果蝇幼虫在生物碱喂食情况下的化蛹率作为毒力测定的方法,并以此鉴定出尼古丁的主要体内靶标为α1和β1亚基组成的异源五聚体。同时,研究发现β1R81T点突变体果蝇对尼古丁反而更加敏感。2三种作用于nAChR的杀虫生物碱分子靶标鉴定研究利用上述的生物测定方法,及各类型突变体果蝇,初步确定了果蝇体内参与响应吡啶类生物碱槟榔碱,哌啶类生物碱毒芹碱和喹嗪类生物碱金雀花碱的亚基,并推测出了这些杀虫生物碱可能作用的具体受体亚型,为新型农药及相关药物的开发提供一定参考。与之前在尼古丁中的发现类似,β1R81T突变体果蝇也对测试的生物碱变得更加敏感,为β1亚基的第81位的氨基酸残基参与上述杀虫生物碱的结合提供了体内实验证据。3β1R81T突变对尼古丁敏感性的影响通过对β1R81T突变体果蝇产卵率和化蛹率的生理指标研究;攀爬行为、活动能力、昼夜节律的行为学指标研究;以及作用于GABA受体的农药氟虫腈的生物测定实验,发现β1R81T突变本身并没有带来显著的适合度代价。说明前面的结果可能是由于该位点突变导致靶标受体对尼古丁的敏感性增加,也在一定程度上揭示了烟草上的桃蚜几乎没有发现该突变的原因。为了进一步验证猜想,研究收集了全国各地田间的桃蚜种群,对该点突变进行分子检测,并成功分离培养β1R81T杂合突变体品系。通过喂食混有不同梯度浓度尼古丁的液体人工饲料并统计成蚜死亡率,发现β1R81T杂合突变体较野生型对尼古丁敏感性显著增加。