小菜蛾谷氨酸門控氯離子通道基因A309V點突變的功能解析

《小菜蛾谷氨酸門控氯離子通道基因A309V點突變的功能解析》是王興亮為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：小菜蛾谷氨酸門控氯離子通道基因A309V點突變的功能解析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：王興亮
• 依託單位：南京農業大學

項目摘要

阿維菌素的大面積推廣套用曾使難以治理的小菜蛾得到有效控制，然而小菜蛾對阿維菌素選擇壓力的適應性進化使該殺蟲劑的可持續防控效能面臨重大挑戰，我國部分地區小菜蛾田間種群已對阿維菌素產生高水平抗性。明確小菜蛾對阿維菌素產生高水平抗性的分子機制，是開展小菜蛾抗性監測與治理的重要基礎性工作。本項目以對阿維菌素極高抗的小菜蛾近等基因係為材料，以發現的與抗性連鎖的小菜蛾谷氨酸氯離子通道（PxGluCl）基因A309V點突變為切入點，將目的基因導入爪蟾卵母細胞進行功能表達，並進行神經電生理和配基結合分析，以明確PxGluCl基因A309V點突變對阿維菌素結合能力及神經敏感性的影響，從而從功能上明確PxGluCl是阿維菌素的作用靶點以及PxGluCl基因A309V突變致使小菜蛾對阿維菌素產生高水平抗性的分子機理。

結題摘要

阿維菌素是用於小菜蛾化學防治的主要殺蟲劑，對蔬菜害蟲的抗性治理髮揮著重要作用。近幾年，不合理用藥導致的小菜蛾阿維菌素高水平抗性已多有報導，但其抗性產生的分子機理尚不清楚。本項目構建了小菜蛾阿維菌素抗性近等基因系（Roth-Abm），通過敏感性回復實驗和小菜蛾谷氨酸門控氯離子通道基因（PxGluCl）A309V突變頻率檢測，估算出PxGluCl基因A309V突變對抗性的貢獻度約10倍；通過同源建模和自動配體對接分析，發現在開啟狀態、關閉狀態和一個獨特的脂質調控態的通道中，引入突變的側鏈與周圍胺基酸殘基沒有出現明顯的空間衝突，認為該突變可能是通過胺基酸突變後導致的構象變化影響了其與阿維菌素的結合效能；為進一步明確PxGluCl基因A309V突變的功能特性，項目組將野生型和突變型的該基因cRNA注射到爪蟾卵母細胞進行外源表達。利用全細胞電壓鉗記錄系統檢測到PxGluCl基因A309V突變使通道對谷氨酸的敏感性沒有明顯變化，但阿維菌素的EC50值由0.16 μM（野生型）上升至0.78 μM（突變型），即PxGluCl基因A309V突變導致在受體水平對阿維菌素可產生中等程度但顯著水平的（5倍，p = 0.0284）敏感性降低。綜上，本項目從功能上證實了PxGluCl基因A309V突變可導致阿維菌素抗性，為阿維菌素作用於小菜蛾GluCl受體提供了直接證據，為其他物種阿維菌素的靶標抗性機理研究提供了重要借鑑。