GABA量變導致硃砂葉蟎對阿維菌素抗性機制研究

《GABA量變導致硃砂葉蟎對阿維菌素抗性機制研究》是依託西南大學，由何林擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：GABA量變導致硃砂葉蟎對阿維菌素抗性機制研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：何林
• 依託單位：西南大學

項目摘要

我們研究發現GABA升高可以導致硃砂葉蟎對阿維菌素（AVM）產生抗性，但相關的機制卻不清楚。本項目擬通過分析谷氨酸脫羧酶（GAD）和GABA轉氨酶（GABA-T）活性動態在敏感、抗性中的差異以及這種差異與GABA變化的相關性，明確GABA升高的生理生化機制；RNA-Seq結合RACE技術獲得與GABA系統有關的差異表達基因cDNA全長，實時定量PCR技術解析受AVM脅迫前後相關基因mRNA在不同品系中的表達變化，異源表達GAD及GABA受體等基因並進行功能驗證，闡明GABA升高導致對AVM抗性的分子機理。研究結果在理論上可能提出並闡明一種硃砂葉蟎對AVM抗性的新機制，在實踐上不僅可完善並建立AVM抗性檢測分子標記，還可能為以節肢動物神經GABA能系統成分（GAD、GABA-T和GABA受體等）為作用靶標設計特定的殺蟲、殺蟎劑提供新的思路，促進我國農藥創製分子設計和源頭創新的能力和水平。

結題摘要

阿維菌素類藥劑（AVM）是一種具有良好活性的殺蟲、殺蟎和殺線蟲劑，目前被廣泛用於農業害蟲以及衛生害蟲的防治。本項目以闡明硃砂葉蟎阿維菌素抗性品系中GABA含量上升機理，研究GABA含量上升對硃砂葉蟎化學及生物防治效果的影響為目的，取得了以下幾方面的研究結果：酶活性測定結果表明阿維菌素抗性品系（AbR）中GABA-T活性顯著低于敏感品系（SS），而GAD活性無顯著差異。螢光定量PCR（qPCR）結果顯示2條GAD基因的表達在SS和AbR品系中無顯著差異，而GABA-T基因在AbR品系中顯著下調。以上基因表達研究結果與已有的酶活測定結果一致，表明硃砂葉蟎AbR品系中GABA含量高於SS品系的分子機制是GABA-T基因表達下調。氨己烯酸（Vigabatrin）在活體條件下可以抑制GABA-T的活性，高效液相色譜測定結果顯示Vigabatrin處理後4h GABA含量顯著升高，8h時降低；而AVM處理後4h、8h硃砂葉蟎GABA含量均顯著高於對照，表明AVM可以刺激硃砂葉蟎GABA的釋放，且作用時間長於Vigabatrin。毒力測定結果顯示經Vigabatrin預處理後敏感個體對AVM的耐藥性提高4.1倍，進一步說明高含量的GABA可以降低AVM的殺蟎效果。通過飼餵GABA-T基因dsRNA的RNAi法提高硃砂葉蟎內源GABA含量，結果顯示，飼餵GABA-T基因 dsRNA後其mRNA表達下調33%，GABA含量顯著增加，硃砂葉蟎爬行速度顯著減慢。用阿維菌素LC30、LC50分別處理取食GABA-T-dsRNA的敏感個體，死亡率分別減少12%和18%（與對照相比）。說明通過RNAi的方法提高硃砂葉蟎GABA含量後，增加了硃砂葉蟎對AVM的忍耐力。利用噴施GABA溶液的方法外源增加硃砂葉蟎GABA含量後，硃砂葉蟎在一定的濃度和時間範圍內死亡率下降，對AVM的忍耐力顯著增加。GABA是一種抑制性神經遞質，GABA含量上升導致葉蟎的爬行速度變慢，進一步的研究中發現GABA含量會導致葉蟎更容易被捕食蟎捕獲。這些研究結果同樣也在硃砂葉蟎野外品系中被驗證。通過該項目的研究，證明了GABA可以調節化學防治和生物防治的效果。