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拮抗章鱼胺受体阻断产卵的害虫防治技术研究

批准号:
32072496
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
黄佳
依托单位:
学科分类:
植物保护新技术
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
黄佳

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
害虫超强的繁殖能力是其爆发成灾,持续危害农作物并迅速发展抗药性的主要原因。人们很早就希望通过干扰害虫的生殖从而把种群限制在可控的范围内,但是一直缺乏简单有效的方法和安全特异的作用靶标。产卵是昆虫繁殖行为过程中的关键一步,章鱼胺和其对应受体起到关键的调控作用,遗传学研究表明缺乏章鱼胺受体OA1或OA2B2其中的任何一个都会导致雌虫不育。因为章鱼胺受体只存在于无脊椎动物,并具有靶标成药性,基于我们前期在水稻害虫章鱼胺受体上的分子药理学和生理学研究,本项目提出构建表达褐飞虱OA1和OA2B2受体的细胞系并进行高通量筛选,找出高效特异的章鱼胺受体的小分子拮抗剂,测试其阻断害虫产卵行为的效果。这样通过小分子化合物抑制雌虫产卵而不影响交配和雄虫,不仅可以大幅降低种群数量达到防治效果,还可以缓解自身和其他杀虫剂抗性的发展,提供了一种全新的基于行为调控的害虫防治策略和手段。
英文摘要
The superb reproductive capacity of pests is the main reason for their outbreaks, continuous damage to crops and rapid development of insecticide resistance. People have long hoped to limit the population to a controllable range by interfering with the reproduction of pests, but there has been a lack of simple and effective methods as well as safety and specific targets. Egg-laying is the key step in the process of insect reproduction in which octopamine and its corresponding receptors play a key regulatory role. Genetic studies have shown that the lack of any of the octopamine receptors OA1 or OA2B2 can cause female infertility. Since octopamine receptors only exist in invertebrates and are druggable, according to our previous molecular pharmacology and physiology studies on the rice pest octopamine receptors, this project proposes to construct cells expressing brown planthopper OA1 and OA2B2 receptors and perform high-throughput screening to find highly effective and specific small molecule antagonists of octopamine receptors, and further tested their effectiveness in blocking the egg-laying behavior of rice pests. This method through inhibiting the egg-laying of females by small molecule compounds will not affect mating and males, can greatly reduced pest populations and inhibit the development of resistance to itself and other insecticides. It provides a new behavior-based regulation control strategies.
产卵作为昆虫繁殖行为的核心环节,其生理调控机制涉及复杂的神经内分泌网络协同作用。研究发现,生物胺类神经递质章鱼胺(Octopamine)是该调控网络的核心分子,其通过G蛋白偶联受体OA1(α-肾上腺素能型)和OA2B2(β-肾上腺素能型)实现双通路调控:OA1受体介导输卵管腺体分泌功能,而OA2B2受体调控肌肉收缩动力学。基于CRISPR/Cas9的基因敲除实验证实,任一受体缺失均导致雌性完全丧失产卵能力,而雄性生殖表型未受影响。基于此,本研究首次提出靶向章鱼胺受体的害虫防控新范式——通过小分子拮抗剂阻断受体功能,实现雌虫生殖力抑制。本研究成功建立了基于章鱼胺受体药理学特性的害虫防控技术体系。通过构建褐飞虱NlOA2B2受体哺乳动物异源表达系统,完成MCE天然产物库(4759个化合物)的高通量筛选,鉴定出2个新型生物碱类拮抗剂。室内生物测定显示,10 μM浓度gramine处理可显著降低褐飞虱产卵量(抑制率73.2±5.8%),且对成虫存活率无显著影响,完全达到预期目标。该策略具有多维优势:①靶向特异性:章鱼胺信号通路在节肢动物中高度保守,而在哺乳动物中完全缺失,保障了生态安全性;②抗性延缓:仅抑制雌性生殖输出而不影响交配行为,通过降低种群繁殖压力延缓抗性发展;③环境友好:区别于神经毒性杀虫剂,该方案不引发急性致死效应,有利于维持农田生态平衡。该研究不仅揭示了章鱼胺受体在昆虫生殖调控中的核心作用,更为开发新一代靶向生殖调控的绿色农药提供了理论依据和技术储备。研究成果以通讯作者在Nature Ecology & Evolution , Science Advances,eLife,PLoS Genetics等期刊上发表项目第一标注论文3篇,第二标注论文4篇。
芦竹碱和大麦芽碱杀虫活性的作用机制研究
  • 批准号:
    Z24C140013
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2024
  • 负责人:
    黄佳
  • 依托单位:
新颖杀虫剂Flupyrimin的作用机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    54万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    黄佳
  • 依托单位:
昆虫特异性5-羟色胺受体的功能研究
  • 批准号:
    LR19C140002
  • 项目类别:
    省市级项目
  • 资助金额:
    0.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    黄佳
  • 依托单位:
甲脒类杀虫剂的分子靶标研究
  • 批准号:
    31572039
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万元
  • 批准年份:
    2015
  • 负责人:
    黄佳
  • 依托单位:
国内基金
海外基金