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伍一军实验室揭示杀虫剂穿透抗性机理

生物技术 时间:2020-02-22 06:23:14 作者:莫敖坤
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  阿维菌素类杀虫剂是一类由土壤链霉菌(Streptomyces avermitilis)发酵产生的高效、广谱的化学农药,由于长期广泛使用,害虫对阿维菌素产生了严重的抗药性。生产实践中人们不得不增加杀虫剂使用量来达到对害虫的防控效果,但这不仅增加了生产成本和药物残留,而且也给生态环境及人类健康带来了极大的危害。目前,对于昆虫抗药性问题的研究多集中于靶标抗性和代谢抗性方面,然而,作为触杀型杀虫剂,阿维菌素的穿透抗性亦是非常重要的抗性机制,但由于研究的困难加上方法上的限制及结果的不确定性,长期以来,昆虫对阿维菌素穿透抗性的研究一直未能得到有效开展,其发生机制也一直是个谜。   

  中国科学院动物研究所伍一军实验室的科研人员通过利用长期压力筛选获得的抗阿维菌素果蝇(抗性品系果蝇),将其与阿维菌素敏感品系果蝇进行对比,发现抗性品系果蝇幼虫存在穿透抗性,并且穿透抗性的产生是由于抗性品系幼虫中表皮几丁质层增厚和阿维菌素外排转运蛋白 ¾ P-糖蛋白(P-gp)表达量增加所引起。同时,抗性品系幼虫中表皮生长因子受体(EGFR)信号通路的激活导致了其几丁质合成酶(DmeCHS1和DmeCHS2)和P-gp的表达上调,从而引起几丁质层的增厚和P-gp外排阿维菌素能力的增加。进一步发现阿维菌素直接与EGFR分子相互作用后激活EGFR及其下游信号通路。这些结果揭示了昆虫对阿维菌素穿透抗性产生的机理:阿维菌素直接与EGFR发生相互作用并导致EGFR/Akt/ERK/Relish信号的激活,引起DmeCHS1/2和P-gp的表达上调,最终导致穿透抗性的形成。这一独特的抗性机理的发现,不仅丰富了昆虫抗药性理论,也将为生产实践中采取有效措施减缓害虫对杀虫剂的抗药性的形成提供重要的科学依据。 

  以上研究结果近日在线发表于最新一期的国际著名学术期刊 Open Biology (6:150231. )。该文第一作者为应届毕业的博士研究生,联系作者为分子毒理学研究组组长。该文报道的研究工作得到了国家重点基础研究发展计划项目(No. 2012CB114103)及国家自然科学基金项目(No. 31272365)等资助。 

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