荻草谷网蚜烟碱型乙酰胆碱受体nAChR在吡虫啉抗性中的功能鉴定

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荻草谷网蚜Sitobion miscanthi是我国小麦重要的害虫之一,通过刺吸式口器吸取小麦汁液,危害小麦叶片,传播大麦黄矮病毒(Barley Yellow Dwarf Virus,BYDV),严重影响小麦产量。新烟碱类杀虫剂吡虫啉具有广谱、高效、低毒、低残留等优点,对害虫具有良好的触杀、胃毒及内吸活性,被广泛应用于蚜虫等刺吸式害虫的防治。随着吡虫啉大量广泛使用,许多害虫已经对其产生抗药性,然而荻草谷网蚜对吡虫啉抗性机制研究较少,因此,本文针对荻草谷网蚜对吡虫啉抗性机制深入研究。本文汰选了荻草谷网蚜抗吡虫啉品系,并采用带虫浸渍法测定荻草谷网蚜抗吡虫啉品系对其它杀虫剂的交互抗性,通过转录组测序筛选差异表达乙酰胆碱受体nAChR基因;并通过RNA干扰(RNAi)验证荻草谷网蚜SMnAChRβ1、SMnAChRα3和SMnAChRα4基因在吡虫啉抗性中的功能;并根据文献报道同源物种棉蚜和桃蚜中nAChRβ1基因突变是导致对吡虫啉产生高抗的原因,我们针对荻草谷网蚜SMnAChRβ1基因进行突变点检测。结果如下:1.荻草谷网蚜抗吡虫啉品系的交互抗性采用带虫浸渍法测定荻草谷网蚜抗吡虫啉品系抗性水平以及该品系与其它7种杀虫剂的交互抗性。结果表明,荻草谷网蚜敏感品系LC50为0.957 mg/L,抗性品系LC50为48.120 mg/L,其抗性倍数为50.28,达到中抗水平;抗吡虫啉品系对氟啶虫胺腈和阿维菌素分别产生了16.50倍和14.08倍的抗性水平,达到中等抗性水平,与高效氯氟氰菊酯、噻虫嗪、啶虫脒、毒死蜱和氧化乐果这5种杀虫剂没有产生交互抗性。2.荻草谷网蚜烟碱型乙酰胆碱受体基因筛选基于转录组测序数据筛选出16条荻草谷网蚜烟碱型乙酰胆碱受体基因。其中有6条显著差异的nAChR基因,SMnAChRα1A,SMnAChRα1B和SMnAChRα6基因均显著上调表达,与对照组相比分别显著上调1.982倍,1.5倍和1.121倍;SMnAChRβ1,SMnAChRα3和SMnAChRα4基因均显著下调表达,与对照组相比分别显著下调1.149倍,1.628倍,1.184倍。SMACh Rα1-1,SMnAChRα1C,SMnAChRα1D,SMnAChRα1E,SMnAChRα7-1,SMnAChRα3A,SMnAChRα3B,SMnAChRα3C,SMnAChRα3D和SMnAChRα3E均没有显著性差异。3.荻草谷网蚜烟碱型乙酰胆碱受体基因在抗性和敏感品系中的差异表达通过qRT-PCR技术,检测荻草谷网蚜6条烟碱型乙酰胆碱受体基因在抗吡虫啉品系和敏感品系间的相对表达量。结果显示,与敏感品系相比SMnAChRβ1,S MnAChRα3和SMnAChRα4基因表达量均显著下降,分别是敏感品系的51%、34%倍和50%,SMnAChRα1A,SMnAChRα1B和SMnAChRα6基因均显著上调表达,分别是敏感品系的5.13倍、7.03倍和1.4倍。4.荻草谷网蚜烟碱型乙酰胆碱受体基因功能验证通过RNAi技术分别沉默SMnAChRβ1,SMnAChRα3和SMnAChRα4基因表达,24 h后用吡虫啉LC50为0.957 mg/L处理荻草谷网蚜。结果显示,沉默SMnAChRβ1,SMnAChRα3和SMnAChRα4基因表达后,荻草谷网蚜死亡率均显著下降,死亡率分别显著下降25.6%,20.1%和20.9%。表明SMnAChRβ1,SMnAChRα3和SMn A Ch Rα4基因与荻草谷网蚜对吡虫啉抗性有关。5.荻草谷网蚜SMnAChRβ1受体基因分析荻草谷网蚜SMnAChRβ1受体基因有完整的开放阅读框,总共翻译出509个氨基酸,并经过在线软件分析。结果显示,具有典型的烟碱型乙酰胆碱受体蛋白结构:(1)有中间隔13个氨基酸的半胱氨酸环Cys-Loop;(2)胞外区有Loop D,Loop E和Loop F环;(3)有四个完整的跨膜片段TM1,TM2,TM3和TM4;(5)氨基酸1-24位是信号肽片段。6.荻草谷网蚜SMnAChRβ1基因突变点检测通过吡虫啉抗性品系与敏感品系蚜SMnAChRβ1氨基酸全长序列比对分析。结果表明,荻草谷网蚜SMnAChRβ1基因存在4个突变位点,分别为:E206K、T224A、S283P、R357K。但没有检测到已经报道同源物种棉蚜、桃蚜对吡虫啉抗性相关突变位点V62I,R81T,V101I,这四个基因突变位点是否导致荻草谷网蚜对吡虫啉产生抗药性,还需进一步分析验证。
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