氯虫苯甲酰胺干扰桃小食心虫交配的作用机制研究

The peach fruit moth, Carposina sasakii Walsingham (Lepidoptera: Carposinidae), is one of the serious pests of deciduous fruit trees in China. The pest inflicts substantial damage on apple, pear, and date, and develops risk to fruit production safety. Chlorantraniliprole, a novel diamide insecticide, has high activities against the larvae of C. sasakii. In our early experiment, we found that chloantraniliprole could disrupt the mating and suppress oviposition of C. sasakii. In order to know how the chlorantraniliprole disrupts the mating, the project will be carried out in three aspects by using molecular biological, ecological and physiology methods. The three important research contents are as follows: 1) Function of RyR during the mating behavior of C. sasakii disrupted by chlorantraniliprole. 2) Whether the chlorantraniliprole affect synthesis of pheromone of female or male response to pheromone. 3) How the key genes of mating would be affected by chlorantraniliprole. The results would reveal the relation of chlorantraniliprole, RyR, pheromone, key genes in mating. It also would be helpful to discover and develop the novel high-activity insecticides to C. sasakii, and provide theoretic support for developing lower toxicities to non-target organism and environment friendly insecticides.

桃小食心虫是我国落叶果树的重要害虫之一，特别是在苹果、梨、枣主产区连年重发，对北方果树产业健康发展构成严重威胁。申请人发现，氯虫苯甲酰胺除对桃小食心虫初孵幼虫具有较高生物活性外，还显著干扰成虫交配而抑制产卵。为探明氯虫苯甲酰胺干扰桃小食心虫交配行为的机制，拟用分子生物学、生态学和生理学研究方法从3方面研明问题：1）氯虫苯甲酰胺的靶标RyR在干扰交配行为中的作用；2）氯虫苯甲酰胺是影响雌虫信息素的合成释放还是影响雄虫对信息素的响应，或两者兼具；3）氯虫苯甲酰胺如何影响交配行为相关的关键基因。以揭示其干扰交配过程中氯虫苯甲酰胺、RyR、信息素、交配行为相关基因的相互作用。该机制的阐明为氯虫苯甲酰胺在桃小食心虫防治中的高效利用及预防产生抗药性提供理论指导，为研发更高效低毒、安全、新型的杀虫剂提供理论支持。

苹果在我国果业生产中具有举足轻重的地位，其种植面积和产量均占世界50%以上。桃小食心虫是为害我国苹果最严重的害虫之一，其为害造成的损失严重威胁苹果产业的健康发展。目前，化学防治该虫是生产中的首选。氯虫苯甲酰胺除对该虫初孵幼虫具有较高生物活性外，还显著干扰成虫求偶交配，而此机制尚未见报道。本项目利用行为现象和分子实验结合的方法来探明此机制，重要结果如下。.（1）行为学试验发现，氯虫苯甲酰胺处理后，使雄虫应答雌蛾的求偶行为减缓，致使交配率降低，后代繁殖量减少。.（2）高通量测序发现，氯虫苯甲酰胺处理后，雌、雄成虫中存在234个差异基因，这些基因富集到代谢通路的最多，包括昆虫激素合成、药物代谢通路等。在234个差异基因中，鉴定出可能参与药物作用、代谢及昆虫求偶交配行为相关的基因，包括鱼尼丁受体RyR 1个、羧酸酯酶3个、细胞色素P450 4个、肌钙蛋白3个、气味结合蛋白OBP 3个、化学感受蛋白CSP 1个、气味受体1个和生物钟1个。未发现氯虫苯甲酰胺影响该虫求偶交配密切相关的PBPs基因和雌蛾信息素合成相关基因的表达。qRT-PCR结果显示，氯虫苯甲酰胺处理后，雄虫中的生物钟基因和OBP3上调受抑制；CSP11上调和OR53下调被促进；3个肌钙蛋白基因均表现明显的下调趋势；RyR及鉴定的触角酯酶基因在雌雄成虫均表现不同的表达模式。.（3）荧光竞争结合试验表明，在3个PBPs、2个GOBPs和CSP11中，CSP11与氯虫苯甲酰胺的结合特性最强，该结果有待进一步验证。.根据以上研究，推测氯虫苯甲酰胺干扰桃小食心虫的交配过程中，由靶标基因、嗅觉相关基因、代谢基因、生物钟基因等相互作用引起的；除PBPs外还存在与信息素分子高亲和性结合的嗅觉基因，并在氯虫苯甲酰胺干扰桃小交配的过程中主要调控雄蛾的应答，需要进一步研究。