【摘要】：棉蚜Aphis gossypii (Glover)屬半翅目蚜科,是棉田重要的農(nóng)業(yè)害蟲之一。目前對棉蚜的化學(xué)防治和抗性研究已經(jīng)做了很多的工作,由于實(shí)驗(yàn)條件以及實(shí)驗(yàn)技術(shù)的限制,這些研究僅集中在對不同殺蟲劑的毒力測定以及對與抗性有關(guān)的靶標(biāo)的分子鑒定等方面。目前并沒有系統(tǒng)的、更深層次的對棉蚜的抗性機(jī)理及毒理學(xué)特性進(jìn)行研究,因此了解昆蟲抗性形成的機(jī)制與毒理學(xué)特性是目前預(yù)防昆蟲抗性形成的主要的研究工作之一。1.本研究從棉蚜全基因組出發(fā),根據(jù)生物信息學(xué)信息分析,全面的對敏感品系棉蚜nAChRs亞基鑒定。通過分子克隆,共獲得了8個nAChRs亞基序列,其中包括7個α亞基和1個β1亞基,在這些α亞基中,其中α4亞基和α7亞基存在選擇性剪切體。對克隆得到的氨基酸序列與其它昆蟲的nAChRs亞基序列進(jìn)行同源性比較和序列特征分析,發(fā)現(xiàn)所有的nAChRs亞基序列具有6個與配體結(jié)合有關(guān)的Loops (LoopA-F),以及四個與離子通道形成有關(guān)的跨膜序列(TM1-4)。同時在α亞基序列中,含有2個典型的α亞基的半胱氨酸的殘基。與其它模式昆蟲通過基因組測序獲得的nAChRs亞基序列建立進(jìn)化樹分析,發(fā)現(xiàn)通過分子克隆獲得的各亞基序列與其它昆蟲相應(yīng)的昆蟲具有很高的同源性。通過分子克隆得到所有nAChRs亞基,有利于對于各亞基的功能研究,從而建立各個亞基與不同殺蟲劑之間的對應(yīng)關(guān)系,為目前廣泛開展的殺蟲劑機(jī)理研究、選擇性機(jī)理研究和抗藥性機(jī)理研究提供新的研究思路和基礎(chǔ),并直接與殺蟲劑的結(jié)構(gòu)優(yōu)化和分子設(shè)計(jì)密切相關(guān)。2.新煙堿類殺蟲劑作為mAChRs的選擇性激動劑擁有硝基(-NO2)和氰基(-CN)基團(tuán),從第一代吡蟲啉的出現(xiàn)到現(xiàn)在廣泛使用第四代新煙堿類殺蟲劑氟啶蟲胺氰的面世,經(jīng)過近三十年的發(fā)展,新煙堿類殺蟲劑經(jīng)歷了四個世代和數(shù)種殺蟲劑。在本部分研究中,我們選擇了四種代表性的新煙堿類殺蟲劑用于檢測新煙堿類殺蟲劑對于棉蚜nAChRs亞基結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。研究結(jié)果顯示,對于棉蚜nAChRsα1亞基,吡蟲啉、噻蟲嗪、和氟啶蟲胺氰引發(fā)的最大內(nèi)部電流分別是乙酰膽堿的9.35%,48.9%和81.3%,噻蟲嗪和氟啶蟲胺氰的EC50與乙酰膽堿的相似,而吡蟲啉是其乙酰膽堿的1.76倍,此三種新煙堿類殺蟲劑對棉蚜α1亞基的EC50的趨勢與生物測定的LC50的趨勢是一致的。顯著性相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn),在本研究中這三殺蟲劑對棉蚜的LC50和EC5o值存在顯著性的相關(guān)性關(guān)系。外源表達(dá)系統(tǒng)中對于呋蟲胺的研究中發(fā)現(xiàn),當(dāng)濃度為0.1mM時,引發(fā)的內(nèi)部的電流很微弱,增加呋蟲胺濃度到1mM時,引發(fā)的內(nèi)部的電流幾乎變化,因此推測在棉蚜中呋蟲胺的結(jié)合位點(diǎn)可能不是α1亞基。這些結(jié)果顯示新煙堿類殺蟲劑擁有的硝基和氰基基團(tuán)對nAChRs選擇性可能有直接的作用。3.現(xiàn)在農(nóng)藥市場中,約40%的注冊農(nóng)藥屬于手性農(nóng)藥。在本部分的研究中,我們對手性農(nóng)藥呋蟲胺和其兩個對映單體的毒理特性進(jìn)行了研究。首先,我們根據(jù)已報(bào)道的意大利蜜蜂的mAChRs基因組測序結(jié)果進(jìn)行了分子克隆,獲得了全部的nAChRs受體序列,將獲得的全部意大利蜜蜂的α亞基序列連接到外源表達(dá)載體中,我們嘗試?yán)米嘎涯讣?xì)胞結(jié)合雙電極電壓鉗初步研究了意大利蜜蜂nAChRs受體亞基對于手性農(nóng)藥呋蟲胺的影響。蛙卵外源表達(dá)系統(tǒng)研究顯示,在檢測的所有的mAChRsα-型亞基中,只有AmeIα1,AmeIα3,AmeIα8引發(fā)了對Ach的內(nèi)部電流,其它的a-型亞基暫時沒有檢測到內(nèi)部電流。蛙卵表達(dá)結(jié)果顯示,AmeIα1-β2和AmeIα3-β2對rac-呋蟲胺和兩個單體S-(+)-呋蟲胺和R-(-)-呋蟲胺對沒有引起明顯的變化差異。但是與rac-呋蟲胺和單體S(+)-呋蟲胺相比,AmeIα8-β2的蛙卵表達(dá)結(jié)果顯示R-(-)-呋蟲胺發(fā)生了明顯的右移,這與對成年意大利蜜蜂生物毒性的測定結(jié)果是一致的,即單體S-(+)-呋蟲胺rac-呋蟲胺胺R-(-)-呋蟲胺,根據(jù)毒性測定的結(jié)果和毒理學(xué)測定結(jié)果顯示,我們推測R-(-)-呋蟲胺相對于S-(+)-呋蟲胺和rac-呋蟲胺對蜜蜂的毒性更低。因此從降低對蜜蜂的毒性角度和環(huán)境污染的角度出發(fā),我們建議對呋蟲胺的單體進(jìn)行分離。
【學(xué)位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士后
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S481.1


本文編號：2739974