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羧酸酯酶是昆虫体内重要的代谢解毒酶系,其主要功能是水解内源性和外源性含有酯键的有毒物质,减缓其到达靶标部位的时间。近年来的研究发现,羧酸酯酶参与昆虫抗药性的产生。东亚飞蝗是重要的世界性农业害虫,由于长期使用化学农药治理蝗灾,使得田间东亚飞蝗种群对杀虫剂产生了不同程度的抗性。2004年马恩波等首次发现东亚飞蝗对有机磷农药产生抗性,杨美玲等通过生物测定和生化实验证实了东亚飞蝗黄骅田间种群对马拉硫磷的抗药性与酯酶活性增加相关。为进一步深入探讨东亚飞蝗羧酸酯酶介导的有机磷抗性分子机制,本文基于东亚飞蝗EST数据库平台,通过生物信息学方法获得东亚飞蝗25个羧酸酯酶ESTs,采用Real-time PCR技术筛选出12个与抗性相关的羧酸酯酶基因,分析了其在不同组织部位(前肠、中肠、后肠、胃盲囊、马氏管、脂肪体、表皮和头部)的表达差异,结果显示：所有基因在东亚飞蝗胃盲囊处表达,且有6个基因在胃盲囊处特异性表达。抗性种群(Field Resistant Population, FR)中的表达量较敏感品系(Laboratory Susceptible Strain, LS)为高。与LS相比,在FR中表达量差异最大的基因LmCarE20仅在东亚飞蝗的头部表达,其抗性倍数高达11.6倍,RT-PCR电泳结果显示,LmCarE20在FR种群的表达量明显高于LS品系。本文对所获得的12个抗性相关羧酸酯酶基因在敏感品系不同发育阶段的表达情况进行了研究,结果显示：在东亚飞蝗6个发育阶段(1-5龄若虫和成虫)中,各基因无论在整头虫还是在中肠(包含胃盲囊)中的表达均没有显著差异。本文采用RACE-PCR技术共获得东亚飞蝗2个羧酸酯酶基因全长序列。Oakeshott等对果蝇、冈比亚按蚊和其它33种昆虫的共132条羧酸酯酶/胆碱酯酶基因构建了系统发育树,获得A-N共14个进化分支,发现对杀虫剂起解毒代谢功能的羧酸酯酶基因均聚在A、B和C三个分支。根据Oakeshott等的研究结果,本文将RACE扩增获得的2个基因与其它5个昆虫物种的31条羧酸酯酶基因(这31条基因分属于羧酸酯酶基因的A、H和N簇)进行N-J聚类分析,结果显示：LmCarE9和LmCarE25均聚于A簇,推测这2个羧酸酯酶基因与东亚飞蝗代谢解毒相关,将其分别命名为LmCarEAl和LmCarEA2。本文近一步研究了获得全长的2个羧酸酯酶基因LmCarE9和LmCarE25在东亚飞蝗有机磷抗药性的功能。采用体外注射技术将体外获得的dsRNA注入到2龄东亚飞蝗二三腹节之间,检测其基因表达情况,P-actin为内参基因。结果显示：注射目的基因dsRNA后,12小时两基因表达有所下调,24小时两基因干扰效果显著且存在相互干扰现象,72小时和96小时两基因表达上调到原始水平。目的基因沉默(RNAi)后采用Duncan多重检验分析东亚飞蝗对马拉硫磷的敏感性,结果显示：与对照组相比,分别注射LmCarE9、LmCarE25和2基因混合液dsRNA的虫体对马拉硫磷的敏感性显著提高。综上所述,本文研究结果为东亚飞蝗羧酸酯酶基因抗性分子机制研究提供了新的资料,为东亚飞蝗的抗性监测和治理提供了理论依据。