斜纹夜蛾谷胱甘肽转移酶在毒死蜱抗性中的作用及调控机理研究

毒死蜱（CPF）是一种世界范围内被广泛使用的有机磷农药， 其进入动物体内会被一相解毒酶P450迅速氧化为更为毒性的氯吡硫磷一氧（CPO），而二相解毒酶谷胱甘肽转移酶（GST）可以降解CPF和CPO为无毒的产物，因此在抗毒死蜱上起着重要的作用。但其受毒死蜱诱导表达的调控和抗性机制尚不清楚。本项目以农业重要害虫斜纹夜蛾为实验材料，开展亚致死剂量毒死蜱连续使用多代， GSTs的作用及其表达机理研究。研究按计划进行并获得下列研究结果：1）通过转录组数据获得并鉴定出37个斜纹夜蛾GST家族cDNA 序列， 包括1个NCBI已有的和36个新GST，其中含32 个细胞质GST和5个微粒体GST。 这是目前鳞翅目昆虫中发现GST最多的，为详细研究GST的作用和调控提供了保障； 2）对37个GST在敏感品系和毒死蜱筛选虫中响应毒死蜱诱导的表达分析， 表明有8个GST在两种虫子中有不同程度的表达上调，另有4个GST只在筛选虫中有反应， 说明在反复使用毒死蜱多代的虫中具有比敏感品系虫中更多GST参与作用毒死蜱；3） 用室内培养多年的敏感斜纹夜蛾进行LC50毒死蜱筛选， 筛选品系H2O2含量增加；与敏感品系相比，有8个GST 表达上调， 其中7个不受毒死蜱诱导。选取其中2个GST进行体外酶活性分析，发现具有较高的降解亲水性过氧化氢的活性，表明筛选虫中GST的上调与筛选虫中亲水性活性氧增加有关；4）选择在筛选虫中表达上调的SlGSTu1进行表达机理研究，结果表明其启动子序列没有发生碱基突变，但其启动子-1067/+1片段显著应答H2O2处理，暗示在筛选虫中GST通过响应虫体中增加的H2O2而表达增加，进而以抗氧伤害而使斜纹夜蛾对毒死蜱的敏感性下降；5）以SlGSTe1为代表研究CPF和CPO诱导GST表达调控途径，结果表明CPF和CPO皆通过增加细胞氧胁迫，启动Nrf2/ARE途径促进GST表达。同时还发现一个未知核蛋白在毒死蜱而非CPO诱导时结合于启动子-736- -696未知反应元件，暗示可能为昆虫对毒死蜱的受体。总结研究结果，得出结论：在反复每代处理亚致死剂量毒死蜱的斜纹夜蛾中， GST分为参加应激反应和在子代参加抗氧协迫反应两大类来影响斜纹夜蛾对毒死蜱的敏感性，Nrf2是敏感虫中调控应激类GST表达的重要调控因子。研究的发现将为使用低剂量毒死蜱，提高杀虫效率提供了具体途径。