150824-47-8 / miRNA靶向調(diào)控解毒酶基因介導(dǎo)褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性

褐飛虱Nilaparvata lugens（St?l）是水稻上最具破壞性的害蟲之一，2020年被我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》。褐飛虱的防治主要依靠化學(xué)殺蟲劑，然而由于用藥水平的迅速提高以及殺蟲劑不科學(xué)合理使用，加速了害蟲抗藥性的進(jìn)化，致使害蟲抗藥性日趨嚴(yán)重，褐飛虱已經(jīng)成為了目前全世界抗性最嚴(yán)重的害蟲之一，明確害蟲抗藥性機(jī)制是抗藥性治理和新農(nóng)藥創(chuàng)制的重要基礎(chǔ)。

烯啶蟲胺為新煙堿類殺蟲劑，目前在防治稻飛虱上廣泛使用。盡管褐飛虱田間種群已對烯啶蟲胺產(chǎn)生敏感至中等水平抗性且抗性水平持續(xù)上升，但烯啶蟲胺仍是目前田間防治褐飛虱的主要藥劑之一。前期研究表明多個細(xì)胞色素P450多功能氧化酶和羧酸酯酶基因的上調(diào)表達(dá)介導(dǎo)了褐飛虱對烯啶蟲胺抗性，但在褐飛虱抗藥性中關(guān)于miRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制尚未見報道。

為探究miRNA介導(dǎo)的褐飛虱對烯啶蟲胺代謝抗性轉(zhuǎn)錄后調(diào)控機(jī)制，華中農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)藥毒理學(xué)&有害生物抗藥性研究團(tuán)隊(duì)首先采用RNAi技術(shù)沉默miRNA合成通路上關(guān)鍵酶Dicer、AGO和Drosha，結(jié)果表明Dicer、AGO和Drosha表達(dá)被沉默后，可顯著上調(diào)CYP6ER1、CYP302A1、CYP3115A1和CarE1基因的表達(dá)，暗示miRNA參與了褐飛虱對烯啶蟲胺的代謝抗性。

通過Small RNA測序技術(shù)共鑒定了褐飛虱221個miRNAs，其中179個為新鑒定的miRNAs。其中在抗性品系中相對于敏感品系共有36個miRNAs顯著下調(diào)表達(dá)和36個miRNAs顯著上調(diào)表達(dá)。進(jìn)一步基于miRNA-靶基因預(yù)測軟件分析發(fā)現(xiàn)novel_85和novel_191分別靶向CYP6ER1和CarE1的ORF區(qū)域，同時，雙熒光素酶實(shí)驗(yàn)證實(shí)了novel_85和novel_191分別與CYP6ER1和CarE1的ORF區(qū)域存在相互作用關(guān)系。此外，體內(nèi)注射novel_85和novel_191類似物均可顯著抑制CYP6ER1和CarE1的表達(dá)，進(jìn)而提高褐飛虱對烯啶蟲胺的敏感性，而注射novel_85和novel_191抑制劑則顯著增加了褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性。上述研究結(jié)果表明novel_85和novel_191分別反向調(diào)控CYP6ER1和CarE1的表達(dá)進(jìn)而介導(dǎo)褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性。

本研究結(jié)果有助于全面揭示褐飛虱對烯啶蟲胺代謝抗性調(diào)控機(jī)制，同時深化人們對害蟲抗藥性分子機(jī)制的認(rèn)識，為害蟲抗藥性治理和克抗新型殺蟲藥劑創(chuàng)制提供新思路和新靶標(biāo)，為我國水稻的安全生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

華中農(nóng)業(yè)大學(xué)植物科學(xué)技術(shù)學(xué)院毛凱凱博士為論文第一作者，李建洪教授為通訊作者。本研究得到國家自然科學(xué)基金（31871989）的資助。

原文信息:

Mao, K. K., Jin, R. H., Ren, Z. J., Zhang, J. J., Li, Z., He, S., Ma, K. S., Wan, H. and Li, J. H. (2022) miRNAs targetingCYP6ER1andCarE1are involved in nitenpyram resistance inNilaparvata lugens. Insect Science, 29(1), 177–187.