桃蚜对吡虫啉、溴氰虫酰胺和三氟苯嘧啶解毒代谢机制的研究

作     者：李增鑫 

作者单位：华中农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何月平

授予年度：2021年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：桃蚜 吡虫啉 溴氰虫酰胺 三氟苯嘧啶 敏感性 解毒酶 RNAi 共生菌 

摘      要：桃蚜(Myzus persicae)是一种世界性重要害虫,化学药剂一直是主要防治措施,但由于杀虫剂长期大量使用,桃蚜已成为抗药性最严重的害虫之一。解析桃蚜对常规以及新型杀虫剂的解毒代谢机理有助于更好的害虫抗药性治理和综合防治。昆虫对杀虫剂的解毒代谢机制主要有解毒酶活性上调和转运代谢能力增强,不过最近越来越多的研究表明共生菌也可以参与调节昆虫对杀虫剂的解毒代谢,但是在桃蚜中共生菌与宿主对杀虫剂解毒代谢的关系研究甚少。基于此,本研究选取了三种不同用药水平和作用方式的代表性杀虫剂,吡虫啉、溴氰虫酰胺和三氟苯嘧啶,从生化特性、分子水平以及共生菌角度探究桃蚜对这三种药剂的解毒代谢机理。主要研究结果如下:1.桃蚜对杀虫剂解毒代谢的生化特性研究测定解毒酶抑制剂(PBO、TPP和DEM)处理后桃蚜对杀虫剂的敏感性,结果显示,PBO和TPP处理后桃蚜对吡虫啉敏感性分别显著上升了2.7倍和2.3倍,说明多功能氧化酶和酯酶可能参与桃蚜对吡虫啉的解毒代谢;PBO、TPP和DEM处理后桃蚜对溴氰虫酰胺的敏感性均明显上升,分别上升了4.4倍、5.3倍和3.5倍,说明多功能氧化酶、酯酶和谷胱甘肽S-转移酶均可能参与桃蚜对溴氰虫酰胺的解毒代谢;而三种解毒酶抑制剂处理不影响三氟苯嘧啶对桃蚜的毒力,推测目前桃蚜对三氟苯嘧啶的解毒代谢与三种解毒酶关系不大。2.桃蚜对杀虫剂解毒代谢的分子特性细胞色素P450基因CYP6CY3是已知桃蚜对新烟碱类杀虫剂的抗性基因。本文采用饲喂法RNAi技术干扰桃蚜CYP6CY3的表达水平,喂饲ds RNA四天后靶标基因表达量下降了62.0%。测定干扰后桃蚜对吡虫啉、溴氰虫酰胺和三氟苯嘧啶的敏感性,发现CYP6CY3干扰后桃蚜对吡虫啉敏感性明显上升,上升了6.8倍,验证了CYP6CY3是桃蚜对吡虫啉的抗性基因;CYP6CY3干扰后桃蚜对溴氰虫酰胺敏感性明显上升,上升了2.0倍,表明CYP6CY3是桃蚜解毒代谢溴氰虫酰胺的一个重要基因;而干扰CYP6CY3的表达不影响桃蚜对三氟苯嘧啶的敏感性,说明目前桃蚜对三氟苯嘧啶的解毒代谢与CYP6CY3基因可能没有关系。3.桃蚜对杀虫剂解毒能力与共生菌关系通过人工饲料饲喂法对桃蚜进行抗生素(氨苄青霉素)处理及定量PCR技术检测,结果表明抗生素处理可以有效抑制桃蚜体内共生菌总菌量(明显降低了51.2%)。测定抗生素处理后桃蚜对九种杀虫剂的敏感性,发现桃蚜对吡虫啉、溴氰虫酰胺和噻虫胺的敏感性显著下降(分别下降3.4倍、2.2倍和2.0倍),说明桃蚜对这三种杀虫剂的敏感性与共生菌有关。测定抗生素分别与酶抑制剂和ds CYP6CY3组合处理后桃蚜对杀虫剂敏感性,发现抗生素处理对桃蚜敏感性的负作用力会被PBO和ds CYP6CY3有效抑制,表明共生菌可能与桃蚜对杀虫剂敏感性的关系是间接的,解毒酶在两者关系中起重要作用。为进一步探究共生菌与宿主对杀虫剂解毒能力的关系,本文测定了抗生素处理后桃蚜三种解毒酶活性、CYP6CY3表达水平以及适合度代价。结果显示,抗生素处理后,桃蚜体内多功能氧化酶和酯酶活性明显升高(分别上升了28.3%和10.9%)、CYP6CY3表达水平显著上调(上升了79.5%)以及适合度上升(体重增加、发育历期缩短及后代个数增多),表明共生菌可能通过影响桃蚜解毒酶活性和适合度来介导宿主对吡虫啉溴氰虫酰胺的敏感性。此外,通过对抗生素处理桃蚜进行共生菌多样性分析,发现抗生素处理后假单孢杆菌(Pseudomonadaceae)、红球菌(Rhodococcus)和布赫纳氏菌(Buchnera)的相对含量明显改变,说明这三种菌在桃蚜对杀虫剂解毒代谢中可能起到重要作用。综上所述,本研究表明桃蚜共生菌对杀虫剂敏感性的影响程度与解毒酶密切相关,研究结果为抗药性治理和害虫综合防控提供新思路。