二醯胺類殺蟲劑對害蟲和天敵的選擇性機理研究

《二醯胺類殺蟲劑對害蟲和天敵的選擇性機理研究》是依託浙江大學，由黃佳擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：二醯胺類殺蟲劑對害蟲和天敵的選擇性機理研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：黃佳
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

以氟蟲醯胺和氯蟲醯胺為代表的二醯胺類殺蟲劑具有獨特的化學結構，新穎的作用方式，高效廣譜的生物性能和卓越的環境生態安全性，是具有革命性的新一代殺蟲劑。其作用於害蟲的魚尼丁受體（RyR），而對非靶標節肢動物具有良好選擇性，從而保護了寄生蜂等天敵和傳粉昆蟲，特別適合於害蟲綜合治理（IPM）。本項目選擇二化螟和二化螟絨繭蜂這一對重要水稻昆蟲作為模型，通過克隆兩者RyR基因和構建序列置換突變體，並在HEK-293細胞系表達進行藥理學實驗，發現二醯胺類殺蟲劑在害蟲和天敵RyR上不同作用模式和位點，為基於靶標的農藥分子設計提供模型和依據，也為特異性殺蟲劑的前期開發和高通量篩選提供有效的篩選細胞系。對此類殺蟲劑作用機制的進一步研究將有助於我們更深入地了解其作用特性，為新農藥的創製和今後殺蟲劑抗性問題的研究提供理論和技術支撐。

結題摘要

以氟蟲醯胺（flubendiamide）和氯蟲醯胺（chloratraniliprole）為代表的二醯胺類殺蟲劑具有獨特的化學結構，新穎的作用方式，高效廣譜的生物性能和卓越的環境生態安全性，是具有革命性的新一代殺蟲劑。其作用於害蟲的魚尼丁受體（ryanodine receptor, RyR），而對非靶標節肢動物具有良好選擇性，從而保護了寄生蜂等天敵和傳粉昆蟲，特別適合於害蟲綜合治理。本項目選擇二化螟和二化螟絨繭蜂這一對重要水稻昆蟲作為模型，從水稻害蟲二化螟中克隆得到了15562bp的完整魚尼丁受體CsRyR的基因序列，其中包含一個15387bp，編碼5128個胺基酸的開放閱讀框（ORF）。定量PCR結果顯示該基因在二化螟的肌肉組織有高豐度表達，符合針對該靶標的殺蟲劑導致害蟲肌肉劇烈收縮致死的症狀。將該受體基因CsRyR連線到pcDNA3的載體後通過脂質體穩定轉染到HEK-293細胞系中，獲得了穩定表達CsRyR的細胞株。鈣離子成像實驗表明，該細胞株高效表達二化螟魚尼丁受體蛋白，能夠被低至1 nM的氟蟲醯胺和氯蟲醯胺激活，適合用於殺蟲活性物質的高通量篩選。相關成果已經獲得授權專利《二化螟魚尼丁受體基因CsRyR及其編碼的蛋白和套用》（專利公開號：CN102628049B），並發表SCI論文4篇。此外，還在二化螟優勢寄生蜂二化螟絨繭蜂中克隆得到了魚尼丁受體的全長序列（CcRyR），共編碼5121個胺基酸。序列對比顯示CsRyR和CcRyR的序列在絕大部分區域高度保守，只有跨膜區CcRyR4490-4700這大概200個胺基酸的序列差異是最大的，有較大片段的缺失和插入。目前已經克隆這部分片段，然後把二化螟CsRyR中的對應序列用寄生蜂的該序列替換，驗證是否該區域導致了二醯胺類殺蟲劑對靶標害蟲和天敵的高度選擇性。本項目首次克隆得到我國主要農業害蟲的RyR基因序列，並獲得可以用於高通量篩選的RyR的離體表達細胞系。另外還發現了二醯胺類殺蟲劑在害蟲和天敵RyR上不同作用的可能靶標序列，可以為基於靶標的農藥分子設計提供模型和依據。對此類殺蟲劑作用機制的進一步研究將有助於我們更深入地了解其作用特性，為新農藥的創製和今後殺蟲劑抗性問題的研究提供理論和技術支撐。