書(shū)虱代謝抗性研究進(jìn)展

景田興 郎 寧 豆 威 魏丹丹 王進(jìn)軍

(西南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；昆蟲(chóng)學(xué)與害蟲(chóng)控制工程重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715)

書(shū)虱代謝抗性研究進(jìn)展

景田興 郎 寧 豆 威 魏丹丹 王進(jìn)軍

(西南大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院；昆蟲(chóng)學(xué)與害蟲(chóng)控制工程重慶市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400715)

書(shū)虱是一類在全球范圍內(nèi)均有分布的倉(cāng)儲(chǔ)害蟲(chóng)，對(duì)原糧特別是種子糧造成極大威脅，可造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，書(shū)虱抗藥性問(wèn)題日益突出，在其抗藥性機(jī)制方面的研究也越來(lái)越深入。在諸多抗性機(jī)制中，代謝抗性占據(jù)了重要的地位。其中，三大代謝解毒酶細(xì)胞色素P450單加氧酶(P450)、酯酶(ESTs)和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GSTs)在書(shū)虱代謝抗性中扮演重要角色。本文從生理生化、轉(zhuǎn)錄組學(xué)與分子生物學(xué)等方面，對(duì)書(shū)虱代謝抗性的研究進(jìn)行闡述，為書(shū)虱的抗性防控提供借鑒。

書(shū)虱 代謝抗性 轉(zhuǎn)錄組 P450 酯酶 谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶

書(shū)虱隸屬于嚙蟲(chóng)目Psocoptera，書(shū)虱科Liposcelididae，書(shū)虱屬Liposcelis，是一類廣泛存在于多種儲(chǔ)糧物中的微小害蟲(chóng)，在全球范圍內(nèi)均有分布。此類害蟲(chóng)喜溫暖潮濕，喜食糧食胚部和破碎粒，由于其種群極易擴(kuò)張而暴發(fā)成災(zāi)，對(duì)原糧特別是種子糧造成極大威脅，大量發(fā)生時(shí)可造成嚴(yán)重經(jīng)濟(jì)損失。近年來(lái)，書(shū)虱對(duì)包括有機(jī)磷類、煙堿類、菊酯類、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑類在內(nèi)的多種類型的儲(chǔ)糧保護(hù)劑產(chǎn)生了極強(qiáng)的忍耐力，并且多種復(fù)配藥劑在書(shū)虱的長(zhǎng)期防控中效果并不理想。昆蟲(chóng)抗藥性機(jī)制大致分為代謝抗性、靶標(biāo)抗性和行為抗性。大量研究表明與殺蟲(chóng)劑代謝相關(guān)的解毒酶的解毒能力增強(qiáng)是昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗性的的主要原因之一。目前對(duì)書(shū)虱的研究同樣表明三大代謝解毒酶(P450s、 ESTs、 GSTs)在書(shū)虱代謝抗性中扮演重要角色。綜述了書(shū)虱代謝抗性的研究進(jìn)展，以期為書(shū)虱的抗性防控提供參考。

1 書(shū)虱藥劑敏感性與增效作用測(cè)定

利用藥膜法測(cè)定9種常用殺蟲(chóng)劑對(duì)嗜卷書(shū)虱的觸殺毒力發(fā)現(xiàn)，有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑類普遍對(duì)書(shū)虱有較好的防治效果，溴氰菊酯具有良好的擊倒作用。5種有機(jī)磷類殺蟲(chóng)劑的觸殺毒力由高到低依次為甲基對(duì)氧磷>毒死蜱>馬拉硫磷>乙基對(duì)氧磷>氧樂(lè)果。在供試的2種氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑中，涕滅威的觸殺毒力顯著高于殘殺威，而擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑的觸殺毒力均顯著低于其他供試殺蟲(chóng)劑，但具有較好的擊倒作用。采用毒死蜱、對(duì)氧磷和丁硫克百威對(duì)嗜卷書(shū)虱和嗜蟲(chóng)書(shū)虱敏感品系毒力敏感性比較發(fā)現(xiàn)，嗜卷書(shū)虱對(duì)3種殺蟲(chóng)劑的LC50均顯著高于嗜蟲(chóng)書(shū)虱，表明嗜蟲(chóng)書(shū)虱對(duì)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑比嗜卷書(shū)虱更敏感[1-3]。在探究3種增效劑(DEF、TPP和DEM)在嗜卷書(shū)虱中的增效作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，增效倍數(shù)較高的分別是DEF對(duì)毒死蜱和馬拉硫磷(SR為7.50和5.90)以及TPP對(duì)涕滅威SR為6.75)的增效作用，而DEM的增效作用相對(duì)最小，僅對(duì)乙基對(duì)氧磷有相對(duì)較高的增效倍數(shù)(SR為2.97)。該結(jié)果暗示嗜卷書(shū)虱中羧酸酯酶(CarE)極有可能對(duì)涕滅威的代謝起著重要作用，而GSTs參與乙基對(duì)氧磷的代謝，但對(duì)其他殺蟲(chóng)劑的代謝貢獻(xiàn)不大[4]。

對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱不同地理種群進(jìn)行藥劑(溴氰菊酯、馬拉硫磷和殘殺威)敏感性測(cè)定發(fā)現(xiàn)，隨州種群對(duì)供試藥劑相對(duì)敏感，而銅梁種群抗性水平相對(duì)較高(銅梁種群對(duì)馬拉硫磷和殘殺威的LC50分別是隨州種群的7.30和7.59倍，但2個(gè)地理種群對(duì)溴氰菊酯的敏感性無(wú)顯著性差異)。這表明，書(shū)虱不同地理種群由于用藥背景存在差異，其對(duì)同種藥劑的耐受性有很大的不同。在此基礎(chǔ)上，添加增效劑PBO后，結(jié)果顯示溴氰菊酯和馬拉硫磷對(duì)敏感種群(隨州種群)的毒殺作用增強(qiáng)，增效比分別為2.2、2.45，但PBO對(duì)殘殺威無(wú)增效作用。添加PBO后，溴氰菊酯、馬拉硫磷和殘殺威對(duì)抗性種群(銅梁種群)均出現(xiàn)毒殺作用增強(qiáng)，其增效比分別為2.35、2.60、2.39。這均表明P450能夠?qū)?種藥劑的代謝起重要作用，但P450在敏感種群中對(duì)殘殺威的代謝作用較小[5]。

2 書(shū)虱細(xì)胞色素P450研究進(jìn)展

昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑的抗性與P450活性的升高有關(guān)。如棉鈴蟲(chóng)(Helicoverpaarmigera)抗辛硫磷品系P450的活性是敏感品系的2.3倍[6]。嗜蟲(chóng)書(shū)虱敏感種群和抗性種群的P450活性測(cè)定結(jié)果顯示，抗性種群P450的比活力是敏感種群的1.93倍。經(jīng)溴氰菊酯和馬拉硫磷脅迫后，P450活性均呈現(xiàn)不同程度增高。馬拉硫磷處理后，P450的活性是對(duì)照的2.97倍，且差異顯著；溴氰菊酯處理后的P450活性是對(duì)照的2.35倍。藥劑誘導(dǎo)后P450酶活的升高可能是蟲(chóng)體受到藥劑刺激而出現(xiàn)的應(yīng)激反應(yīng)，從蛋白質(zhì)水平說(shuō)明藥劑的刺激與P450活性之間存在一定聯(lián)系。

在對(duì)酶學(xué)的特異性研究中，蛋白的異源表達(dá)技術(shù)應(yīng)用廣泛。利用原核表達(dá)系統(tǒng)，采用pDest表達(dá)載體對(duì)嗜卷書(shū)虱CYP6CE1進(jìn)行異源表達(dá)，經(jīng)SDS-PAGE電泳和免疫印跡驗(yàn)證后確定成功獲得CYP6CE1重組蛋白。采用3種不同的表達(dá)載體(pDest17、pET43和pCW載體)對(duì)另外3個(gè)P450基因(CYP4CB1、CYP4CC1和CYP4CD1)都成功進(jìn)行了表達(dá)載體的構(gòu)建，這為將來(lái)P450基因的原核表達(dá)奠定了基礎(chǔ)[7]。對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱P450的異源表達(dá)嘗試以昆蟲(chóng)sf9細(xì)胞為宿主的Bac-to-Bac真核表達(dá)系統(tǒng)，成功構(gòu)建了CYP4FD2基因的表達(dá)載體，為嗜蟲(chóng)書(shū)虱P450真核表達(dá)做好了前期準(zhǔn)備工作。

P450基因作為生物體內(nèi)的一種重要的初級(jí)代謝酶，其mRNA水平上的過(guò)量表達(dá)是大多數(shù)昆蟲(chóng)對(duì)殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗藥性的主要機(jī)制之一。目前，在嗜卷書(shū)虱中克隆出5個(gè)P450全長(zhǎng)基因(表1)。通過(guò)低劑量(LC10)長(zhǎng)時(shí)間和較高劑量(LC50)短時(shí)間2種誘導(dǎo)體系對(duì)嗜卷書(shū)虱進(jìn)行藥劑處理，利用qPCR技術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，溴氰菊酯及甲基對(duì)氧磷可顯著誘導(dǎo)CYP6CE1、CYP6CE2、CYP4CB1及CYP4CC1的上調(diào)表達(dá)，而涕滅威僅能顯著誘導(dǎo)CYP4CD1的上調(diào)表達(dá)。分析5個(gè)P450對(duì)3種不同藥劑誘導(dǎo)反應(yīng)的時(shí)間效應(yīng)發(fā)現(xiàn)，甲基對(duì)氧磷的誘導(dǎo)作用較溴氰菊酯及涕滅威更加迅速，而溴氰菊酯誘導(dǎo)后P450基因表達(dá)量回落則更快。表明P450基因?qū)τ袡C(jī)磷殺蟲(chóng)劑的誘導(dǎo)反應(yīng)更迅速，但在體內(nèi)的代謝速率可能較慢，對(duì)擬除蟲(chóng)菊酯類殺蟲(chóng)劑的誘導(dǎo)反應(yīng)略顯遲緩，但代謝速率更高[8]。另外，在解析5個(gè)P450基因在嗜卷書(shū)虱DDVP和PH3抗性、敏感品系種的表達(dá)模式發(fā)現(xiàn)，除了CYP4CC1外，其他4個(gè)P450基因在抗性品系存在不同程度的過(guò)量表達(dá)，這也暗示這4個(gè)P450基因極有可能共同參與嗜卷書(shū)虱抗性的形成[7]。

表1 書(shū)虱中已獲得完整開(kāi)放閱讀框的三大代謝酶基因名稱與登錄號(hào)

注：“-”表示暫未獲得GenBank登錄號(hào)。

基于嗜蟲(chóng)書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)cDNA全長(zhǎng)序列的克隆和測(cè)序驗(yàn)證，獲得5個(gè)嗜蟲(chóng)書(shū)虱P450基因(CYP358B1、CYP345P1、CYP4FD2、CYP4CD2和CYP6JN1)(表1)。利用qPCR技術(shù)檢測(cè)5個(gè)P450在敏感和抗性種群中的表達(dá)量發(fā)現(xiàn)，5個(gè)基因在抗性種群的表達(dá)量均顯著高于其在敏感種群的表達(dá)量。其中，CYP4CD2與CYP6JN1在抗性種群的表達(dá)量分別是其在敏感種群中的8倍和10倍以上，這表明P450在嗜蟲(chóng)書(shū)虱的抗性形成中具有重要作用，且CYP4CD2與CYP6JN1是其中發(fā)揮重要作用的基因。此外，5個(gè)P450基因?qū)λ巹┟{迫的響應(yīng)模式表明，嗜蟲(chóng)書(shū)虱P450基因?qū)︸R拉硫磷脅迫響應(yīng)最為明顯，經(jīng)藥劑誘導(dǎo)后，5個(gè)P450基因在12 h達(dá)到表達(dá)高峰，其中CYP4CD2和CYP6JN1誘導(dǎo)表達(dá)上調(diào)幅度較大，分別為對(duì)照的9.77和9.47倍。該結(jié)果也暗示了P450基因?qū)τ袡C(jī)磷類殺蟲(chóng)劑反應(yīng)迅速且劇烈。嗜蟲(chóng)書(shū)虱多數(shù)P450基因可被溴氰菊酯誘導(dǎo)上調(diào)，其表現(xiàn)出的誘導(dǎo)效應(yīng)相對(duì)滯后，表達(dá)高峰多出現(xiàn)在藥劑處理24 h后。而在殘殺威誘導(dǎo)后，僅CYP4CD2出現(xiàn)顯著性上調(diào)，大多數(shù)基因無(wú)顯著性變化[5]。這說(shuō)明P450在嗜蟲(chóng)書(shū)虱的抗性形成中扮演重要角色，能夠參與有機(jī)磷與菊酯類藥劑的代謝，且2個(gè)P450(CYP4CD2與CYP6JN1)基因起到重要作用，但P450對(duì)氨基甲酸酯類藥劑的代謝作用較小。

3 書(shū)虱酯酶研究進(jìn)展

羧酸酯酶是昆蟲(chóng)體內(nèi)的重要解毒酶，其活力增強(qiáng)是昆蟲(chóng)對(duì)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑產(chǎn)生抗性的重要機(jī)制[9-10]。對(duì)嗜卷書(shū)虱和嗜蟲(chóng)書(shū)虱羧酸酯酶活性及其動(dòng)力學(xué)特性的比較研究發(fā)現(xiàn)，嗜蟲(chóng)書(shū)虱羧酸酯酶活性顯著高于嗜卷書(shū)虱，暗示嗜蟲(chóng)書(shū)虱的酯酶對(duì)外源化合物的降解作用大于嗜卷書(shū)虱。通過(guò)對(duì)酯酶同工酶電泳，從嗜卷書(shū)虱和嗜蟲(chóng)書(shū)虱體內(nèi)分別檢測(cè)出8條和7條同工酶譜帶，同時(shí)前者的酶譜分布比后者廣。PAGE分析顯示，4種殺蟲(chóng)劑離體條件下對(duì)2種書(shū)虱酯酶同工酶的抑制能力存在顯著差異，其中敵敵畏的抑制力最強(qiáng)[1]。該結(jié)果說(shuō)明2種書(shū)虱酯酶的代謝能力存在差異，很可能是由于這種差異造成了2種書(shū)虱對(duì)藥劑敏感性的不同。

基于嗜卷書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，共篩選出4個(gè)羧酸酯酶基因(CarE1、CarE2、CarE3、CarE4)(表1)，與其他昆蟲(chóng)的10個(gè)酯酶基因進(jìn)行多重序列比對(duì)發(fā)現(xiàn)，不同昆蟲(chóng)CarEs之間存在保守性相對(duì)較高的區(qū)域。4條CarE基因編碼的氨基酸序列均含有CarE的保守基序。除CarE3外，其他3個(gè)CarEs存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)肽。對(duì)嗜卷書(shū)虱進(jìn)行藥劑(涕滅威、高效氯氰菊酯、馬拉硫磷)誘導(dǎo)后發(fā)現(xiàn)，涕滅威能夠誘導(dǎo)CarE2與CarE3 2個(gè)基因的上調(diào)表達(dá)，且達(dá)到對(duì)照的2倍以上，但CarE1與CarE4均出現(xiàn)顯著性下調(diào)。馬拉硫磷誘導(dǎo)后，4個(gè)酯酶基因均出現(xiàn)下調(diào)，這與有機(jī)磷類對(duì)書(shū)虱觸殺毒力最強(qiáng)的結(jié)果相一致，可能是酯酶基因的表達(dá)量下降導(dǎo)致了書(shū)虱對(duì)有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑的較高敏感性。經(jīng)高效氯氰菊酯誘導(dǎo)后，4個(gè)酯酶基因則全部出現(xiàn)上調(diào)，暗示菊酯類農(nóng)藥毒殺作用較低，可能是由于酯酶基因的迅速上調(diào)表達(dá)而導(dǎo)致，說(shuō)明酯酶在書(shū)虱代謝菊酯類農(nóng)藥具有一定的作用。

4 書(shū)虱谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶研究進(jìn)展

采用Glutathione Sepharose 4B親和層析法純化了嗜卷書(shū)虱3個(gè)品系(SS，敏感品系；DDVP-R，敵敵畏抗性品系；PH3-R，磷化氫抗性品系)的GSTs，3個(gè)品系GSTs的純化倍數(shù)在62～91倍之間。利用微量滴度酶標(biāo)板法分析純化后的GSTs的生化特性發(fā)現(xiàn)，與SS品系相比，DDVP-R和PH3-R品系的GSTs活性顯著提高。動(dòng)力學(xué)比較發(fā)現(xiàn)，以GSH為底物時(shí)，兩抗性品系Km值較低，說(shuō)明DDVP和PH3的脅迫造成GSTs對(duì)內(nèi)源性化合物GSH獲得了較高的親和能力；就Vmax而言，兩抗性品系的Vmax的值均高于敏感品系，證實(shí)其催化能力較強(qiáng)[11]。此外，殺蟲(chóng)劑對(duì)嗜卷書(shū)虱3個(gè)品系GSTs的離體作用研究表明，丁硫克百威的抑制作用明顯，其中PH3-R品系對(duì)丁硫克百威的抑制作用敏感度低，抑制中濃度I50分別為SS和DDVP-R品系的3.9和4.7倍[12]。此外，利尿酸、姜黃素和四溴磺酚鈉對(duì)嗜卷書(shū)虱純化后的GSTs均有顯著的離體抑制作用。

基于嗜卷書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)庫(kù)，共克隆獲得了18條嗜卷書(shū)虱GSTs cDNA全長(zhǎng)序列(表1)，其中有10個(gè)GSTs基因?qū)儆贒elta家族，3個(gè)屬于Theta家族，2個(gè)屬于Sigma家族，1個(gè)屬于Omega家族，2個(gè)屬于microsomal家族，其堿基序列長(zhǎng)度在459～774 bp之間，氨基酸序列長(zhǎng)度在153～248 aa之間。解析14個(gè)GST基因在嗜卷書(shū)虱各發(fā)育階段的表達(dá)模式，可以明確各GSTs基因成員參與的生理功能。定量分析結(jié)果表明，大多數(shù)GSTs基因在1齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)階段mRNA表達(dá)水平最高，可能同嗜卷書(shū)虱此時(shí)大量取食以及接觸外源化合物的機(jī)會(huì)相對(duì)較多有關(guān)。

GSTs是一種重要的次級(jí)代謝酶，其中Delta和Epsilon是昆蟲(chóng)特有的2個(gè)家族，并在昆蟲(chóng)抗藥性的形成中起到重要作用。根據(jù)嗜蟲(chóng)書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，我們鑒定到嗜蟲(chóng)書(shū)虱15個(gè)GST Delta家族基因，其數(shù)目遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類體虱(Pediculushumanus)Delta家族的數(shù)目(4條)，Delta家族GSTs數(shù)量的差異很可能是導(dǎo)致書(shū)虱與人類體虱在抵抗外界脅迫能力上的重要原因之一。在嗜蟲(chóng)書(shū)虱15個(gè)Delta GSTs中，共獲得6條Delta家族GST ORF的cDNA序列(表1)。核苷酸序列長(zhǎng)度范圍為639～654 bp，編碼氨基酸序列長(zhǎng)度范圍為213～218 aa。對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱進(jìn)行馬拉硫磷、殘殺威與高效溴氰菊酯3種殺蟲(chóng)劑亞致死劑量誘導(dǎo)后發(fā)現(xiàn)，15個(gè)Delta GSTs對(duì)藥劑的響應(yīng)有所不同。馬拉硫磷與殘殺威誘導(dǎo)后均有6個(gè)基因出現(xiàn)顯著性上調(diào)；高效溴氰菊酯誘導(dǎo)后僅4個(gè)基因出現(xiàn)顯著性上調(diào)。在藥劑誘導(dǎo)后，也可發(fā)現(xiàn)某些Delta GSTs出現(xiàn)顯著性下調(diào)，其中高效溴氰菊酯誘導(dǎo)后，有6個(gè)基因均出現(xiàn)下調(diào)，且這6個(gè)GSTs中有5個(gè)基因在藥劑刺激后連續(xù)36 h出現(xiàn)顯著性下調(diào)現(xiàn)象?；虻谋磉_(dá)在一定程度上遵循能量守恒，通過(guò)降低一些次要基因的表達(dá)來(lái)滿足關(guān)鍵基因表達(dá)所需要的物質(zhì)和能量。另外，在對(duì)嗜蟲(chóng)書(shū)虱不同地理種群的Delta GST表達(dá)量進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，對(duì)馬拉硫磷和殘殺威敏感性低的抗性種群中有9個(gè)GSTs基因表達(dá)量顯著高于其他種群，但抗性種群對(duì)菊酯類殺蟲(chóng)劑的敏感性(LC50)與其他種群并不存在差異，這說(shuō)明過(guò)量表達(dá)的Delta GST并未使得書(shū)虱對(duì)菊酯類殺蟲(chóng)劑敏感性降低。這表明Delta家族GSTs可能參與了有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑的代謝，但在菊酯類農(nóng)藥的代謝中作用較小[13]。

5 書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究

昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究已經(jīng)成為昆蟲(chóng)基因組研究領(lǐng)域中最活躍的領(lǐng)域之一?；诘诙咄繙y(cè)序技術(shù)，目前已建立了嗜卷書(shū)虱、嗜蟲(chóng)書(shū)虱以及三色書(shū)虱轉(zhuǎn)錄組總庫(kù)，將Unigene提交至Nr、Swiss-Prot、KEGG、COG、GO數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行BLASTX比對(duì)，并針對(duì)3種書(shū)虱抗藥性相關(guān)的三大解毒代謝酶基因分別進(jìn)行鑒定。經(jīng)人工校正剔除不能正確翻譯、與非昆蟲(chóng)高度同源以及序列長(zhǎng)度較短的序列(< 800 bp)后，在嗜卷書(shū)虱、嗜蟲(chóng)書(shū)虱和三色書(shū)虱中分別獲得49、68和94個(gè)P450s基因；剔除短序列(< 300 bp)后，在嗜卷書(shū)虱、嗜蟲(chóng)書(shū)虱和三色書(shū)虱中分別獲得31、37和35個(gè)GSTs基因；剔除短序列(< 1 000 bp)后，在嗜卷書(shū)虱、嗜蟲(chóng)書(shū)虱和三色書(shū)虱中分別獲得55、19和34個(gè)ESTs基因[14-15]。在昆蟲(chóng)中，三大代謝酶基因的數(shù)目能夠在一定程度上反應(yīng)昆蟲(chóng)抗逆性與適應(yīng)性的強(qiáng)弱。目前，發(fā)現(xiàn)P450s數(shù)目最少的為寄生性昆蟲(chóng)人類體虱(Pediculushumanus，37條)，最多的為淡色庫(kù)蚊(Culexpipiens，180條)；發(fā)現(xiàn)GSTs數(shù)目最少的為西方蜜蜂(Apismellifera，10條)，最多的為黑腹果蠅(Drosophilamelanogaster，38條)；報(bào)道中ESTs數(shù)目最少的為西方蜜蜂(24條)，最多的為岡比亞按蚊(Anophelesgambiae, 51條)[16-18]。可見(jiàn)，3種書(shū)虱代謝酶基因的數(shù)目在已報(bào)道昆蟲(chóng)代謝酶數(shù)目的范圍內(nèi)，而嗜卷書(shū)虱的酯酶家族基因的數(shù)目遠(yuǎn)超過(guò)其他昆蟲(chóng)。同時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)代謝酶基因數(shù)目較少的體虱和蜜蜂均為對(duì)殺蟲(chóng)劑等異源刺激較為敏感的昆蟲(chóng)，而代謝酶基因數(shù)目較多的多為生存環(huán)境較惡劣，對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的昆蟲(chóng)。該發(fā)現(xiàn)可能意味著在嗜卷書(shū)虱中較多的酯酶基因在其抵抗外界脅迫，甚至抗性的發(fā)生發(fā)展中起到較為重要的作用。對(duì)抗藥性相關(guān)基因的挖掘和鑒定不僅為后續(xù)其功能的研究提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，也為書(shū)虱殺蟲(chóng)劑新靶標(biāo)的開(kāi)發(fā)以及藥劑代謝分子機(jī)理的研究提供參考。

6 小結(jié)與展望

從生理生化、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和分子生物學(xué)3個(gè)角度綜述了三大解毒代謝酶在書(shū)虱中的研究進(jìn)展。三大代謝解毒酶在書(shū)虱的藥劑代謝甚至抗藥性的形成和發(fā)展中起到重要的作用。代謝解毒酶在抗性種群中具有較高的酶活性，且在轉(zhuǎn)錄水平具有更高的表達(dá)量。經(jīng)不同藥劑進(jìn)行誘導(dǎo)后，書(shū)虱體內(nèi)大部分代謝酶基因出現(xiàn)上調(diào)表達(dá)，其中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑對(duì)P450s、ESTs和GSTs基因的誘導(dǎo)作用較為明顯。菊酯類殺蟲(chóng)劑誘導(dǎo)后，大部分P450和酯酶基因出現(xiàn)上調(diào)，但在嗜蟲(chóng)書(shū)虱中，溴氰菊酯誘導(dǎo)后超過(guò)半數(shù)的GST Delta家族基因出現(xiàn)了顯著性下調(diào)。此外，增效劑試驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)PBO和TPP對(duì)有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑增效作用明顯，而DEM在書(shū)虱中對(duì)菊酯類殺蟲(chóng)劑的增效作用不明顯。總之，P450s與酯酶參與了有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲(chóng)劑的代謝，但GSTs較少的參與菊酯類殺蟲(chóng)劑的代謝。

書(shū)虱隨著蟲(chóng)體發(fā)育，代謝解毒酶基因在高齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)期出現(xiàn)顯著性高表達(dá)，且該類基因在雌蟲(chóng)中的表達(dá)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雄蟲(chóng)。三大代謝解毒酶基因在書(shū)虱卵期和低齡若蟲(chóng)期的表達(dá)遠(yuǎn)低于高齡若蟲(chóng)和成蟲(chóng)，且低齡若蟲(chóng)對(duì)藥劑具有更高的敏感性，這意味著對(duì)書(shū)虱的防控可以重點(diǎn)著手于卵期和低齡若蟲(chóng)期。目前書(shū)虱解毒代謝酶的研究仍比較落后，且已有的基因功能研究多停留在mRNA水平，后續(xù)研究應(yīng)利用異源表達(dá)和RNAi技術(shù)，進(jìn)一步明確不同代謝酶基因在書(shū)虱抗性形成中的貢獻(xiàn)大小、作用及功能。

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Advances in Metabolic Resistance to Insecticides in Psocids (Psocoptera: Liposcelididae)

Jing Tianxing Lang Ning Dou Wei Wei Dandan Wang Jinjun

(Key Laboratory of Entomology and Pest Control Engineering; College of Plant Protection, Southwest University, Chongqing 400715)

The psocids, of the genusLiposcelisare kinds of worldwide stored-product insects. Outbreaks can lead to significant economic losses, especially to the unprocessed food grains and seeds. Recently, apparent insecticides resistances have been observed in psocids and numerous studies focusing on this resistance problem have been done and a series of papers about the mechanisms of resistance in psocids have been published. Resistant mechanisms mainly involve in metabolic resistance induced by increases in the metabolic capabilities of detoxificative enzymes, and target site resistance by decreases in target site sensitivity. This review mainly focused on mechanisms of metabolic resistance associated with the three major enzymes, Cytochrome P450 monooxygenases (P450s), Estrases (ESTs), and Gluthione-S-transferases (GSTs) in psocids. Based on the researches on biochemical and toxicological characterizations, transcriptomics, and molecular biology of P450s, ESTs and GSTs genes inLiposcelisspecies, this study could provide a foundation for developing psocids management strategies.

psocids, metabolic resistance, transcriptome, P450, ESTs, gluthione-S-transferases

S379.5

A

1003-0174(2017)10-0191-06

國(guó)家自然科學(xué)基金(31301667),重慶市基礎(chǔ)與前沿研究計(jì)劃(cstc2015jcyjA80009)

2017-04-30

景田興，男，1992年出生，博士，農(nóng)業(yè)昆蟲(chóng)與害蟲(chóng)防治

王進(jìn)軍，男，1970年出生，教授，昆蟲(chóng)分子生態(tài)與分子毒理學(xué)