中华按蚊细胞色素P450超基因家族溴氰菊酯抗性相关主效基因研究

来源 :江苏省血吸虫病防治研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:goonesownway
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中华按蚊(Anopheles sinensis)是疟疾与丝虫病的重要媒介,在我国的分布范围十分广泛,是我国平原水网和水稻种植地区的优势蚊种。蚊媒控制在疟疾防治与消除工作中具有极其重要的作用,其中以杀虫剂室内滞留喷洒与药浸蚊帐为主的成蚊干预方法是目前最主要的蚊媒控制措施。溴氰菊酯杀虫剂由于高效低毒的特点被长期大范围的使用,对控制疟疾在我国的流行起到了重要作用。近年来,全国杀虫剂抗性监测显示各地的中华按蚊已经对溴氰菊酯杀虫剂产生了不同程度的抗性,蚊虫杀虫剂抗性已经成为当前蚊媒控制的重要威胁。本研究通过对溴氰菊酯抗性相关细胞色素P450基因(CYP基因)在不同抗性水平的中华按蚊体内的表达水平的比较,分析在中华按蚊溴氰菊酯抗性产生中发挥主要作用的CYP基因,为探索中华按蚊溴氰菊酯抗性形成的分子机制并进一步制定相应的抗性治理措施打下基础。本研究分三个部分:一中华按蚊溴氰菊酯抗性水平检测与分析为检测不同地区中华按蚊对溴氰菊酯的抗性水平,本研究采用美国疾病预防控制中心(CDC)推荐的生物瓶测定法分别对实验室驯化和3个江苏现场(常州、盐城、泰州)采集的中华按蚊种群的溴氰菊酯抗性水平进行检测,并对不同地区现场中华按蚊样本溴氰菊酯抗性程度进行区分。抗性测定结果显示实验室按蚊在接触溴氰菊酯诊断浓度下(12.5μg/bottle)诊断时间内(30min)死亡率为100%,证明实验室驯化的中华按蚊种群为溴氰菊酯敏感种群。结合不同浓度下蚊虫死亡率并通过数据拟合得到实验室中华按蚊溴氰菊酯半数致死浓度(LC50)为3.849μg/bottle。现场采集的按蚊种群中盐城市中华按蚊样本在125、250、375μg/bottle浓度下死亡率分别为11.11%、46.67%、100%,常州市中华按蚊样本在375、500、625μg/bottle浓度下死亡率分别为34.48%、46.43%、100%,泰州市中华按蚊样本在375、500、625μg/bottle浓度下死亡率分别为21.88%、40.83%、84.21%。本部分研究内容发现实验室中华按蚊为溴氰菊酯敏感按蚊,而现场中环按蚊则均为抗性按蚊,且现场中华按蚊溴氰菊酯抗性水平均为高度抗性。但不同地区现场中华按蚊溴氰菊酯抗性水平存在明显差异,抗性水平从高到低依次为泰州市、常州市、盐城市。二中华按蚊溴氰菊酯抗性相关基因检测与分析为分析中华按蚊溴氰菊酯抗性的分子机制,首先采用Allglo探针实时荧光定量PCR法对3个现场中华按蚊样本kdr基因突变情况进行检测,结果显示存在L1014F和L1014C两种kdr突变类型,基因型包括TTT/TTT,TGT/TGT,TTG/TTT,TTT/TGT,无野生纯合型TTG/TTG以及杂合型TTG/TGT,统计分析发现3个现场中华按蚊样本不同kdr等位基因频率以及L1014F和L1014C两种基因突变频率均无统计学差异,提示3个现场中华按蚊样本溴氰菊酯抗性与kdr突变有关,但相互之间抗性水平的差异可能不是由kdr基因突变造成。其次,采用反转录实时定量PCR技术(RT-qPCR)对3个现场中华按蚊样的6个相关CYP基因(CYP6M3、CYP6Y1、CYP6P5、CYP4H14、CYP4G17、CYP12F16)表达水平进行检测,统计分析发现除CYP4G17基因外其他CYP基因表达水平均是现场按蚊高于实验室按蚊,且溴氰菊酯抗性水平更高地区的中华按蚊,其体内CYP6M3基因表达水平也越高。本部分研究内容发现实验室中华按蚊kdr基因型均为野生纯合型,而现场按蚊均为突变型,且不同地区中华按蚊kdr基因突变情况无显著性差异,因而我们认为中华按蚊溴氰菊酯抗性与kdr突变有关,但抗性差异并非由kdr突变造成。在对抗性相关CYP基因表达检测中发现CYP6M3基因表达水平与抗性水平显著相关,推测其可能是抗性主效基因。三中华按蚊溴氰菊酯抗性相关CYP基因表达特征分析为了进一步研究溴氰菊酯抗性相关CYP基因在中华按蚊体内的表达特征,分别对实验室按蚊不同发育时期:卵、幼虫、蛹、成蚊(雌蚊、雄蚊);不同组织:唾液腺、马氏管、中肠、卵巢以及脂肪体;不同溴氰菊酯接触剂量:0、1.25、3.75、6.25、12.5μg/bottle;以及不同溴氰菊酯接触时间:0、5、15、30、60分钟这4种情况下抗性相关CYP基因表达水平进行检测。研究发现,CYP6M3与CYP6Y1基因在雄性成蚊体内的表达量最高;相关CYP基因在中华按蚊不同组织内表达差异显著,表现出明显的富集性;CYP6M3基因与CYP12F16基因在马氏管内表达量分别是卵巢的38.9倍和4.4倍,CYP6Y1基因与CYP4G17基因在脂肪体内表达量分别是卵巢的9.1倍与4.6倍,CYP6P5基因在中肠内表达量是卵巢的30.3倍;接触不同溴氰菊酯剂量和时间对相关CYP基因的表达水平表现出一定的诱导效应,在接触不同溴氰菊酯剂量过程中,CYP6P5、CYPH14与CYP12F16基因随着接触剂量的增大表达水平逐渐增高,CYP6Y1基因表达水平先升高然后降低,CYP4G17基因表达水平先降低随后升高;在接触溴氰菊酯不同时间的过程中,抗性相关CYP基因表达水平变化随时间(5-60min)变化多数呈现出先升高后下降的趋势,且大多数基因表达水平均在30min处达到最大值。本部分研究内容发现抗性相关CYP基因在中华按蚊不同发育时期以及不同组织内表达差异显著,且其表达水平在一些组织中表现出明显的富集性。抗性相关CYP基因表达水平随杀虫剂接触呈现一定的诱导效应,这些都进一步提示CYP家族成员在中华按蚊溴氰菊酯抗性中发挥重要作用。
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