杀虫剂的广泛使用，迫使昆虫产生抗药性以适应环境的变化和各种选择压。有机磷类、有机氯类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类等化学杀虫剂是人们最常使用的。抗药性产生的分子机制主要包括代谢抗药性和靶标抗药性，代谢抗药性主要是指抗药性蛋白的表达水平或活性的变化，如非特异性羧酸酯酶的过量表达和活性增强，及P450单加氧酶、谷胱甘肽S转移酶的扩增等。靶标抗药性主要是指杀虫剂的靶标蛋白敏感性的变化，如钠离子通道、乙酰胆碱酯酶及γ-氨基丁酸受体的突变等。昆虫羧酸酯酶通过降解有机磷类杀虫剂而产生的抗药性机制有两种，一种是通过基因扩增或转录调控导致蛋白的过量表达，另一种是编码酯酶的基因序列发生突变，使酶的性质改变而获得有机磷水解酶活性。本论文应用转基因果蝇技术，采用经典的Gal4/UAS系统，成功构建了3种转棉蚜羧酸酯酶基因果蝇品系：转野生型基因（Est-wild）纯合果蝇品系、转A151D位点突变型基因（Est-A151D）纯合果蝇品系、转W271L位点突变型基因（Est-W271L）纯合果蝇品系。转基因果蝇品系与Gal4果蝇品系杂交，启动了棉蚜羧酸酯酶基因在果蝇体内的表达。对转基因果蝇进行分子生物学验证，荧光定量PCR结果显示，3种外源的羧酸酯酶基因转入果蝇基因组的拷贝数都是单拷贝，在转录组水平上，3种羧酸酯酶基因在果蝇体内也没有显著性差异。对转基因果蝇进行羧酸酯酶活性的检测，淀粉凝胶电泳图定性的显示出野生型羧酸酯酶活性明显高于两突变型，酶活性定量测定结果显示野生型羧酸酯酶活性为突变型的2-3倍。分子生物学和酶活测定结果说明在果蝇体内棉蚜羧酸酯酶发生突变后会失去原有的酯酶活性。通过对转基因果蝇进行生物学测定发现，转A151D和W271L突变型棉蚜羧酸酯酶基因果蝇对毒虫畏的抗药性明显高于转野生型基因果蝇，而对马拉硫磷、对硫磷、久效磷和溴氰菊酯都没有提高抗药性，说明羧酸酯酶基因突变可以使其获得更高的对毒虫畏的有机磷水解酶活性，而其原有的酯酶活性丧失。相对W1118×Gal4对照组果蝇，3种转棉蚜羧酸酯酶基因果蝇对马拉硫磷、对硫磷、溴氰菊酯抗药性均升高，转A151D突变型基因果蝇对毒虫畏和久效磷抗性也升高，说明转入外源酸酸酯酶基因使果蝇体内羧酸酯酶基因拷贝数增大，而增加了果蝇的抗药性。本研究结果说明羧酸酯酶相关的昆虫抗药性可能仍是以数量变化的进化机制为主，性质改变引起的抗性只是少数情况。