三氟苯嘧啶抗性灰飞虱细胞色素P450 CYP4CE2基因的过量表达调控机制
批准号:
32072459
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
夏晓明
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:
夏晓明
中文摘要
由转录因子和顺式调控元件调控的细胞色素P450基因过量表达是昆虫对杀虫剂产生抗性的重要机制。前期研究发现,三氟苯嘧啶抗性灰飞虱品系中的P450基因CYP4CE2明显过量表达,RNAi沉默该基因显著提高抗性灰飞虱的药剂敏感性,推测CYP4CE2基因在灰飞虱对三氟苯嘧啶抗性形成中起到重要作用,但其表达调控机制尚不清楚。本研究拟通过体外异源表达、HPLC-MS、基因组步移、RT-qPCR、双荧光素酶报告实验和RNAi等技术,验证灰飞虱CYP4CE2基因对三氟苯嘧啶的代谢功能,筛选和鉴定CYP4CE2基因的顺式调控元件和转录因子,明确转录因子/顺式调控元件对CYP4CE2基因的表达调控机制,阐明CYP4CE2基因过量表达在灰飞虱对三氟苯嘧啶产生抗性中的作用。研究结果不仅对丰富昆虫P450基因的解毒代谢功能和表达调控机制具有重要理论意义,对于田间灰飞虱对三氟苯嘧啶的抗性延缓和治理也有重要应用价值。
英文摘要
The overexpression of cytochrome P450 gene in insects is the important insecticide resistant mechanism, in which the up-regulation of resistance P450 genes is regulated by transcription factors and/or cis-elements. Recently we have found that the CYP4CE2 gene showed higher expression in triflumezopyrim-resistant strain compared with the susceptible strain of Laodelphax striatellus, silencing of CYP4CE2 by RNAi significantly increased the susceptibility of the resistant strain to triflumezopyrim. So the CYP4CE2 gene may responsible for the majority of triflumezopyrim resistance to L. striatellus, but the regulation expression mechanisms are still unclear. The techniques including RNAi, HLC-MS, functional expression of CYP4CE2 protein, genome walking, RT-qPCR and dual-luciferase reporter system will be used to confirm the capability of CYP4CE2 to degrade triflumezopyrim, identify the triflumezopyrim responsive transcription factors and cis-elements of CYP4CE2, understand the regulatory mechanisms of CYP4CE2 by transcription factors / cis-elements , clarify the function of overexpression of CYP4CE2 gene conferring the metabolic resistance of L. striatellus to triflumezopyrim. The expected results will help us to deep understand the theory in detoxification metabolic function and regulation expression mechanisms of insects P450 gene, and provide important application basis to prevent or control the resistance of L. striatellus to triflumezopyrim in field.
采用稻苗喷雾法在室内继续进行三氟苯嘧啶对灰飞虱的抗性选育,评价了灰飞虱对三氟苯嘧啶的抗性风险,针对筛选到的可能与抗性相关的CYP4CE2和CYP419A1V2基因,验证其对三氟苯嘧啶的代谢功能,筛选和鉴定CYP4CE2和CYP419A1V2基因的顺式调控元件和转录因子,明确转录因子/顺式调控元件对CYP4CE2基因的表达调控机制,比较了灰飞虱体内2种生菌对CYP4CE2和CYP419A1V2基因表达量的影响。系统阐明灰飞虱对三氟苯嘧啶的代谢抗性机制。具体研究结果如下:. 灰飞虱经过三氟苯嘧啶连续不间断地筛选31代,抗性倍数达到47倍,抗性风险较高。抗性品系的P450活性及CYP4CE2和CYP419A1v2基因的表达量显著高于敏感品系,沉默CYP4CE2和CYP419A1v2基因后能显著提高抗性灰飞虱对三氟苯嘧啶敏感性。CYP4CE2和CYP419A1V2基因的异源表达重组蛋白对底物7-甲氧基试卤灵(MR)有较高的脱甲氧基活性,并能代谢三氟苯嘧啶。克隆了CYP4CE2和CYP419A1V2基因的启动子序列,均包含多个转录因子结合位点。转录因子MafB、Myf6、HNF4能影响P450基因的转录调控,沉默Myf6后能明显下调CYP4CE2和CYP419A1v2的表达,并引起抗性灰飞虱对三氟苯嘧啶的敏感性升高。CYP4CE2基因的关键响应元件位于距离启动子的TSS 1086bp(-1086至-18)内,转录因子Myf6能够调控灰飞虱CYP4CE2基因的表达,且明显被三氟苯嘧啶诱导。. 研究发现,有5种共生细菌在抗性品系的含量显著高于敏感品系。清除共生细菌后,抗性品系和敏感品系的P450活性及CYP4CE2和CYP419A1v2基因表达量明显降低。回补木糖氧化无色杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌后,两个品系的P450s活力及CYP4CE2和CYP419A1v2基因表达量明显增高,对三氟苯嘧啶的敏感性明显降低。研究结果阐明了转录因子Myf6调控灰飞虱CYP4CE2和CYP419A1V2基因过量表达,导致P450酶活性升高,在灰飞虱对三氟苯嘧啶的代谢抗性中起主要作用,且灰飞虱体内的木糖氧化无色杆菌和嗜麦芽窄食单胞菌能正向调控该机制。
nAChRs Agβ1R81T 突变导致棉蚜对吡虫啉产生抗性的分子机制
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批准号:31301695
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2013
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负责人:夏晓明
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依托单位:
国内基金
海外基金