课题基金 / 基金详情

小菜蛾田间种群抗性新基因GWAS定位及其功能研究

批准号:
32072454
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
王兴亮
依托单位:
学科分类:
植物化学保护
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王兴亮

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
小菜蛾是为害十字花科蔬菜的主要抗性害虫,田间防控几乎陷入无药可用的被动局面,亟需解析其抗性机理以延缓杀虫剂抗性演化进程。目前,小菜蛾抗溴虫腈、甲维盐的分子机理尚未取得实质性进展,氯虫苯甲酰胺抗性除已报道因子外仍有未知因素。本项目拟利用前期采集的田间高抗种群构建F2家系群体,通过全基因组关联分析对三种新型药剂的抗性基因分别定位,采用图位克隆和序列筛查技术提取候选基因及突变信息。通过昆虫细胞-杆状病毒表达系统研究解毒酶类基因的体外代谢活性,利用爪蟾卵母细胞表达系统明确跨膜离子通道类基因的药剂响应效能,协同运用CRISPR/Cas9基因编辑系统阐明定位基因与抗性表型的因果关系。本项目将整合正向遗传学的经典定位策略和反向遗传学的最新技术手段,开展小菜蛾田间种群抗性新基因GWAS定位和功能研究,为开发小菜蛾对新型杀虫剂抗性检测方法和制订抗性治理对策提供科学依据,为基于靶标的新药研发提供重要筛选模型。
英文摘要
The diamondback moth, Plutella xylostella, is one of the major pest of cruciferous vegetables around the world. This pest has evolved resistance to nearly all kinds of insecticides, and fell into a passive situation that almost no efficient chemical for its control in the field. It is therefore necessary to make the resistance mechanisms clear, in order to delay the resistance evolvement. To date, however, the molecular basis of chlorfenapyr and emamectin benzoate resistance mechanisms remain unknown, and the novel factor involved in field-evolved chlorantraniliprole resistance still need to be investigated. In this project, we plan to mapping the resistance locus of the P. xylostella populations by using genome-wide association study approach. And then, the candidate genes will be identified through map-based cloning and sequence alignment technologies. Subsequently, Sf9 cell coupled with Baculovirus system will be employed to evaluate the detoxifying capable for insecticides of metabolizing enzymes, and using Xenopus oocytes system to examine the pharmacological properties of heterogenously expressed ion channels. Furthermore, CRISPR/Cas9-based functional studies will be performed to investigate the causal relationship between insecticide resistance phenotype and candidate gene. . In this study, we will integrate the classical forward genetics strategies and the latest reverse genetics approaches to identify the novel resistance genes in field population of P. xylostella. The expected results from this project will supply the scientific basis for develop molecular detection technology of resistance to new insecticides and design resistance management strategies, and provide important information on the discovery of target-based new chemicals.
小菜蛾是世界上分布最广泛的十字花科作物的寡食性害虫,已对多达 102种杀虫活性成分产生了显著的抗性,每年造成四五十亿美元的经济损失。全面解析小菜蛾的抗性基因及其抗性机制,有助于制定和实施有效的害虫管理策略。本项目通过分子标记辅助的基因渐渗策略分别获得了小菜蛾鱼尼丁受体(G4946E、I4790M/K)和钠离子通道(F1845Y、V1848I)纯合突变品系,明确了其对双酰胺类和SCBIs类杀虫剂的抗性贡献、遗传方式和适合度。通过BSA分析和精细定位,发现小菜蛾溴虫腈抗性基因座与Chr16的7.8-8.0 Mb区域的SNP显著连锁;离体表达区间内有保守突变或表达量上调的小菜蛾CYP6B4、CYP6B6、CYP6BG4、CYP6BG1和CYP6BG6基因,发现其均不具备代谢或活化溴虫腈的能力,也不具备代谢溴代吡咯腈的能力;利用CRISPR/Cas9编辑技术对连锁区域内有保守突变的脂肪酶基因lipase 3、lipase 1和细胞骨架结构有关的BICD-related protein进行共敲除,发现敲除品系对溴虫腈的敏感性有2倍升高,说明其可能是介导溴虫腈抗性的次效因子。通过遗传定位鉴定到小菜蛾甲维盐抗性基因座位于小菜蛾17号染色体1-2 Mb区间,结合转录组测序和定量PCR分析,发现CYP-X1和CYP-X2在抗性品系中上调表达34-41倍;离体代谢分析显示其对甲维盐的代谢速率约为0.35±0.01 pmol/min/pmol P450;建立并利用piggyBac转座系统分别构建了上述基因的转基因品系(上调表达55.8倍和10.6倍),其获得了15.5倍和9倍的甲维盐抗性,但对其他6种不同作用机制的杀虫剂的敏感性没有显著变化。项目实施解析了小菜蛾溴虫腈和甲维盐的抗性基因及其功能,明确了双酰胺类和SCBIs类杀虫剂在小菜蛾鱼尼丁受体和钠离子通道的作用位点,为抗性精准检测技术研发和抗性治理措施制订提供了科学依据。
Cry1Ac对亚洲玉米螟的双通路毒杀机制解析
  • 批准号:
    32372587
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王兴亮
  • 依托单位:
小菜蛾谷氨酸门控氯离子通道阿维菌素受体位点的定位研究
  • 批准号:
    31772196
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    王兴亮
  • 依托单位:
小菜蛾谷氨酸门控氯离子通道基因A309V点突变的功能解析
  • 批准号:
    31301693
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    王兴亮
  • 依托单位:
国内基金
海外基金