书虱GSTs介导代谢抗性的分子毒理学机制研究

本项目瞄准国际上GSTs与昆虫抗药性关系这一研究热点，以目前粮仓中严重危害的嗜卷书虱、嗜虫书虱和小眼书虱为主攻对象，综合运用昆虫生理生化和分子毒理学等学科知识，利用GSTs的可诱导性，比较研究书虱敏感品系、抗性品系和诱导品系对有机磷类常用杀虫剂及PH3的敏感性差异；通过亲和层析法分离纯化GSTs并比较研究纯化产物的动力学和毒理学特性；应用RT-PCR及RACE技术克隆书虱GSTs基因的cDNA全长序列，结合Real-time PCR技术解析其mRNA在书虱不同发育历期、不同品系及地理种群中的表达模式，借助Southern杂交阐释其基因扩增水平，鉴定参与书虱抗性的GSTs基因；分析GSTs异源表达产物（酶）的酶学特性；最终揭示GSTs介导书虱代谢抗性的分子生物学机制。研究结果将在理论上揭示书虱GSTs介导代谢抗性的分子毒理学机理，在实践上对该类害虫抗性的综合治理也具有重要的指导意义。

本项目以目前粮仓中严重危害的书虱类害虫为主攻对象，综合运用昆虫生理生化和分子毒理学等学科知识，通过对嗜卷书虱转录组水平的高通量测序，获得了编码功能蛋白的unigene序列两万余条，其中，与抗药性相关的编码特异蛋白P450基因序列79条，GSTs基因序列36条，CES基因序列19条，以及抗药性靶标基因AChE1条，VGSC1条、nAChR 10条和GABA receptor 4条；在此基础上，利用Smart Race、蛋白纯化等技术从基因和蛋白质水平系统地开展了GSTs基因的发掘鉴定和功能验证工作，利用Real-time PCR技术解析了10条GSTs基因的时空表达动态；采用Glutathione Sepharose 4B亲和层析法纯化了嗜卷书虱不同品系、不同发育阶段及不同地理种群的GSTs，并就纯化产物的生化毒理学特性进行了比较分析，利用Edman降解法对嗜卷书虱纯化产物N端进行了测序，结合生命表技术，解析了利尿酸对嗜卷书虱不同地理种群生态适合度的影响；此外，对嗜卷书虱的线粒体基因组进行了序列测定和分析，在节肢动物中首次发现线粒体双裂化现象。研究结果初步揭示了GSTs 介导书虱代谢抗性的分子毒理学机理，在实践上对该类害虫抗性的综合治理也具有重要的指导意义。