1褐飞虱是危害我国和其他亚洲国家水稻的重要害虫，吡蚜酮便是防治其的主要药剂之一，不过随着吡蚜酮的大量和不合理的使用，褐飞虱对吡蚜酮的抗药性也随之产生。了解褐飞虱对吡蚜酮的抗性机制对延缓抗药性的发展具有重要作用。本文以模式昆虫黑腹果蝇为研究对象，利用Gal4/UAS二元表达系统在黑腹果蝇体内过表达褐飞虱的P450基因，通过果蝇爬管实验来研究不同转褐飞虱P450基因果蝇品系对吡蚜酮的敏感性变化。结果表明过果蝇品表达NlCYP6AY1的系与对照相比具有2倍的差异；而过表达NICYP304H1v4，NICYP6CW1，NICYP4C61，NICYP301B1和NICYP439A1的果蝇品系与对照没有差异。该研究结果明确了转褐飞虱NlCYP6AY1基因果蝇品系能够体内代谢吡蚜酮，并为延缓抗药性的发展提供指导。
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引言
褐飞虱(Nilaparvata lugens)属于半翅目飞虱科，是重要的迁飞性农业害虫，从亚洲的亚热带稻区飞至中国广大地区，北起吉林省，沿辽宁省，河北省，山西省，陕西省，宁夏省至甘肃省，西向由甘肃省飞入四川省，云南省，西藏。它严重威胁水稻生长发育，造成水稻的减产，甚至绝收[1]。褐飞虱危害水稻的方式主要包括三种：取食水稻汁液，传播植物病毒和产卵为害。目前在褐飞虱灾防治中，化学防治一直是控制褐飞虱的主要手段，但由于化学农药的长期的、大量的不合理施用，其几乎对所有常用农药品种均产生了不同程度的抗性。自2009年后，吡蚜酮因其具有安全、高效、持效期长以及作用方式独特的特点被农业部全国农业技术推广服务中心推荐为防治褐飞虱的主要药剂。
吡蚜酮(Pymetrozine)又可称为吡嗪酮，是新型吡啶杂环类物质杀虫剂，具有高效、低毒、高选择性、对生态环境安全等特性，1988年由瑞士汽巴嘉基公司（现为先正达公司）年开发。吡蚜酮作为一类全新的非杀生性杀虫剂的代表，因其杀虫谱广和高效的杀虫活性受到了众多研究者的关注。由于具有良好的输导特性，在茎叶喷雾后新长出的枝叶也可以得到有效保有很好的保护作用。从2003开始，吡蚜酮被推广应用于蔬菜上。在2006年稻飞虱大发生的情况下，江苏省植保部门推荐农民使用吡蚜酮， 2007年在全国推广面积已达3.3×106公顷。2008年在全国主要的水稻产区和北方的蔬菜基地，棉花种植区和北部玉米种植区开 *51今日免费论文网|www.jxszl.com +Q: &351916072& 
展了吡蚜酮对迁飞性、暴发性害虫褐飞虱、灰飞虱和烟粉虱的防治示范推广，2008年吡蚜酮在上海，江苏，浙江，江西，湖南，湖北，安徽，广东和广西等地得到了广泛的推广应用，被列为防治稻飞虱的新一代特效药[2]。
有报道表明吡蚜酮可以专一性的阻断昆虫的取食行为，被吡蚜酮处理后的蚜虫会立刻停止取食，但可以正常地爬行，最后因饥饿而死。利用刺探电位技术（Electrical penetration graph， EPG）研究表明，蚜虫取食了吡蚜酮处理的叶片5分钟后，其口针就不再刺入植物的韧皮部取食汁液，只能在叶面表面做不协调的运动；低浓度吡蚜酮处理过的蚜虫还能够恢复取食；作为比较的高浓度处理后，蚜虫并不能够恢复正常的取食行为，说明该过程发生了不可逆的破坏，其口针也不会再重新刺入植物中；更为有趣的是受药剂处理的蚜虫，与对照相比，它们的取食路线也发生了改变。有关蝗虫研究表明，吡蚜酮不仅可以阻断蝗虫取食的特性，而且被吡蚜酮处理后的蝗虫后足抬起并伸展至最大幅度，运动行为也不协调，其可能原因是吡蚜酮影响蝗虫的足中的弦音感受器进而影响其爬行行为所致[3]。2015年研究者通过分析吡蚜酮对果蝇爬行能力以及细胞功能的影响，无论从体内还是体外，均证实吡蚜酮能够激活Nan与Iav形成的蛋白复合体，并引起下游Ca2+信号反应。该研究表明吡蚜酮作用于果蝇弦音感受器上的Nan和Iav蛋白复合体进而影响果蝇的协调性与听觉，从而确定了Nan和Iav蛋白复合物为吡蚜酮的分子靶标[4]。2019年Wang等[5]也证实褐飞虱的Nan和Iav蛋白复合体可以被吡蚜酮所激活。
害虫抗药性的分子机制包括昆虫靶标部位对杀虫剂敏感性降低及代谢作用的增强，穿透速率降低等方面[6]。其中，细胞色素P450单加氧酶、谷胱甘肽S转移酶和羧酸酯酶等解毒代谢酶通过基因扩增、表达量增加及酶活性增强来提高昆虫对杀虫剂的解毒代谢能力，产生代谢抗性[7]。在众多研究褐飞虱抗性机制的文章表明，褐飞虱对绝大多数杀虫剂解毒能力的提高就是由于细胞色素P450基因过表达引起的[8]。细胞色素P450（Cytochrome P450）是一类含血红素的铁硫蛋白，因其还原态与一氧化碳（CO）结合且在波长450 nm处有吸收峰而得名[9]。最早在哺乳动物的微粒体中被报道，是昆虫体内广泛分布的代谢解毒酶系。在原核生物中，P450酶是一种游离于细胞质中的、可溶性的蛋白；在真核生物中，P450酶主要分布在微粒体、内质网和线粒体内膜上，是一种膜结合蛋白[10]。P450酶不仅可代谢保幼激素及其类似物和碳氢信息素等内源性物质，还可代谢多种异源有毒物质。伴随着P450解毒酶与昆虫抗药性关系的大量研究，发现P450不仅可以通过在转录水平上的基因的过量的表达提高解毒能力，而且氨基酸的突变也可以增强昆虫的解毒活性。
Maitra等[11]对不同抗性的黑腹果蝇品系中CYP6A2基因检测分析发现，有3个氨基酸的替换，后续通过体外代谢实验证明氨基酸的突变增强了CYP6A2的解毒能力。Berge等[12]发现氨基酸的变异和P450基因高表达共同影响着果蝇和家蝇对杀虫剂的抗性水平。Zhang等[13]发现烟飞虱CYP6CX1基因在抗毒死蜱品系中过量表达，表达量水平是对照的2.38倍。Riga等[14]用体外代谢实验证明唑螨酯和腈吡螨酯可以被二斑叶螨CYP392A11羟基化，二斑叶螨对这两种杀螨剂的抗药性就是由于该基因的过量表达。Ding等用离体代谢和RNAi实验均表明褐飞虱CYP6AY1的高表达是其对吡虫啉产生抗性的直接原因；Zhang等[15]也研究表明褐飞虱CYP6AY1，CYP6ER1，CYP4CE1，CYP6CW1均能代谢吡虫啉。
随着吡蚜酮的长期、大量以及不合理的使用，部分田间种群褐飞虱已经对其产生抗药性。因此研究褐飞虱对吡蚜酮的抗性机制十分必要。目前关于害虫对吡蚜酮产生抗性的机理报道很少。在烟粉虱中，吡蚜酮与吡虫啉存在交互抗性，并且发现代谢吡虫啉的P450基因CYP6CM1同样能够代谢吡蚜酮[16]。而在褐飞虱中发现，吡蚜酮与吡虫啉并无交互抗性，而且对吡虫啉具有解毒代谢作用的P450基因CYP6ER1并不参与代谢吡蚜酮[17]。这证明在褐飞虱对吡蚜酮的抗性中，其他解毒酶基因可能发挥更重要的作用。我们根据实验室分析吡蚜酮抗性品系和敏感品系P450解毒酶的表达差异，发现在抗性品系中有6个P450解毒酶基因的表达水平显著高于敏感品系，它们分别是NICYP304H1v4、NICYP6CW1、NICYP6AY1、NICYP4C61、NICYP301B1和NICYP439A1。为了探究哪个P450解毒酶基因参与对吡蚜酮的抗性，我们将利用转基因果蝇为研究对象，通过将褐飞虱P450解毒酶基因在果蝇体内过表达，来研究其对吡蚜酮的敏感性变化，最终明确哪种P450解毒酶介导对吡蚜酮的抗性。本研究将为延缓褐飞虱对吡蚜酮的抗性发展具有重要作用。

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