表皮蛋白基因参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成

【目的】作为昆虫表皮重要的结构物质,表皮蛋白(cuticle protein,CP)在昆虫对农药表皮穿透抗性形成过程中承担重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)磷化氢抗性问题日益突出,论文旨在揭示表皮蛋白基因在该害虫磷化氢抗性形成过程中的作用。【方法】基于联合国粮农组织(FAO)推荐的生物测定方法解析5个地理种群(张家港、湘阴、淮安、怀化和太仓种群)锈赤扁谷盗磷化氢敏感性差异。首先通过锈赤扁谷盗转录组数据鉴定获得4个表皮蛋白基因,进而构建系统发育树,并对相应氨基酸序列进行分析。利用基因定量技术(RT-qPCR)解析上述4个锈赤扁谷盗表皮蛋白基因时空(不同发育阶段和成虫不同组织)和不同磷化氢抗性水平下的表达模式,以及表皮蛋白基因对磷化氢胁迫响应的表达模式。使用RNAi(RNA interference)技术对特定的表皮蛋白基因(CfRR2-1)进行沉默,并研究CfRR2-1被有效沉默后锈赤扁谷盗磷化氢敏感性变化情况。【结果】磷化氢敏感性测定结果显示,不同地理种群锈赤扁谷盗磷化氢敏感性水平差异显著,药剂抗性倍数(RR)范围为7.2—1 906.8。系统发育分析显示锈赤扁谷盗4个表皮蛋白均隶属于CPR家族RR2亚家族,且它们氨基酸序列都拥有RR2型几丁质结合域,将其分别命名为CfRR2-1、CfRR2-2、CfRR2-3和CfRR2-4。基因表达模式分析显示4个表皮蛋白基因均在锈赤扁谷盗蛹期特异性高表达,且在成虫外周组织中表达水平较高;此外,表皮蛋白基因均在磷化氢极高抗种群中(太仓种群,RR=1 906.8)显著高表达,且锈赤扁谷盗经磷化氢熏蒸胁迫后,表皮蛋白基因可被显著诱导表达。最后,选择CfRR2-1进行功能验证,注射dsRNA干扰极高抗种群(TC)CfRR2-1的表达后,导致锈赤扁谷盗对磷化氢抗性水平显著降低。【结论】表皮蛋白基因过表达参与锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成。