150824-47-8 / miRNA靶向調控解毒酶基因介導褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性

褐飛虱Nilaparvata lugens（St?l）是水稻上最具破壞性的害蟲之一，2020年被我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列入《一類農(nóng)作物病蟲害名錄》。褐飛虱的防治主要依靠化學殺蟲劑，然而由于用藥水平的迅速提高以及殺蟲劑不科學合理使用，加速了害蟲抗藥性的進化，致使害蟲抗藥性日趨嚴重，褐飛虱已經(jīng)成為了目前全世界抗性最嚴重的害蟲之一，明確害蟲抗藥性機制是抗藥性治理和新農(nóng)藥創(chuàng)制的重要基礎。

烯啶蟲胺為新煙堿類殺蟲劑，目前在防治稻飛虱上廣泛使用。盡管褐飛虱田間種群已對烯啶蟲胺產(chǎn)生敏感至中等水平抗性且抗性水平持續(xù)上升，但烯啶蟲胺仍是目前田間防治褐飛虱的主要藥劑之一。前期研究表明多個細胞色素P450多功能氧化酶和羧酸酯酶基因的上調表達介導了褐飛虱對烯啶蟲胺抗性，但在褐飛虱抗藥性中關于miRNA介導的轉錄調控機制尚未見報道。

為探究miRNA介導的褐飛虱對烯啶蟲胺代謝抗性轉錄后調控機制，華中農(nóng)業(yè)大學農(nóng)藥毒理學&有害生物抗藥性研究團隊首先采用RNAi技術沉默miRNA合成通路上關鍵酶Dicer、AGO和Drosha，結果表明Dicer、AGO和Drosha表達被沉默后，可顯著上調CYP6ER1、CYP302A1、CYP3115A1和CarE1基因的表達，暗示miRNA參與了褐飛虱對烯啶蟲胺的代謝抗性。

通過Small RNA測序技術共鑒定了褐飛虱221個miRNAs，其中179個為新鑒定的miRNAs。其中在抗性品系中相對于敏感品系共有36個miRNAs顯著下調表達和36個miRNAs顯著上調表達。進一步基于miRNA-靶基因預測軟件分析發(fā)現(xiàn)novel_85和novel_191分別靶向CYP6ER1和CarE1的ORF區(qū)域，同時，雙熒光素酶實驗證實了novel_85和novel_191分別與CYP6ER1和CarE1的ORF區(qū)域存在相互作用關系。此外，體內(nèi)注射novel_85和novel_191類似物均可顯著抑制CYP6ER1和CarE1的表達，進而提高褐飛虱對烯啶蟲胺的敏感性，而注射novel_85和novel_191抑制劑則顯著增加了褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性。上述研究結果表明novel_85和novel_191分別反向調控CYP6ER1和CarE1的表達進而介導褐飛虱對烯啶蟲胺的抗性。

本研究結果有助于全面揭示褐飛虱對烯啶蟲胺代謝抗性調控機制，同時深化人們對害蟲抗藥性分子機制的認識，為害蟲抗藥性治理和克抗新型殺蟲藥劑創(chuàng)制提供新思路和新靶標，為我國水稻的安全生產(chǎn)提供技術支撐。

華中農(nóng)業(yè)大學植物科學技術學院毛凱凱博士為論文第一作者，李建洪教授為通訊作者。本研究得到國家自然科學基金（31871989）的資助。

原文信息:

Mao, K. K., Jin, R. H., Ren, Z. J., Zhang, J. J., Li, Z., He, S., Ma, K. S., Wan, H. and Li, J. H. (2022) miRNAs targetingCYP6ER1andCarE1are involved in nitenpyram resistance inNilaparvata lugens. Insect Science, 29(1), 177–187.