家蝇拟除虫菊酯抗性基因相互作用的研究

本项目拟从毒理学和进化生物学的角度，以揭示生物适应进化机理和有效控制害虫为目标，同时针对昆虫抗药性研究领域的基本科学问题和尚未解决的关键问题，在我们前期研究的基础上，综合运用遗传学、分子生物学和毒理学的方法和手段，通过建立携带不同抗性等位基因和抗性等位基因组合的近等基因家蝇品系，测定家蝇不同遗传变异导致的抗药性与适合度的变化，试图回答：（1）家蝇拟除虫菊酯抗性为什么涉及代谢抗性与靶标抗性双重机制，（2）不同机制之间的互作模式是什么，（3）相同机制为什么并存不同的抗性等位基因，（4）抗性等位基因演替趋势如何等科学问题。通过对这些重要科学问题的回答，阐明抗性基因之间的相互作用模式，揭示抗性进化的遗传学和生态学基础。项目预期取得的发现在理论上可望增进人们对生物适应进化规律的认识，在实践上有助于预测杀虫剂抗性的发展趋势，为杀虫剂的选择和新农药的创制提供新思路。

家蝇（Musca domestica）是一种重要的疾病传媒。长期以来，家蝇的控制依赖于杀虫剂的使用，其中拟除虫菊酯类杀虫剂的使用最为广泛，使家蝇对其普遍产生了抗药性。家蝇对拟除虫菊酯的抗性已知主要有两类机制，即靶标（钠离子通道(vssc)）不敏感性和细胞色素P450介导的代谢解毒作用增强的代谢抗性。至今，这两种机制存在什么样的互作尚不清楚，这些抗性突变是否存在适合度效应也缺乏实验数据。本项目旨在分析我国家蝇抗性相关遗传变异的基础上，采用遗传学方法建立携带不同抗性等位基因的纯合品系，通过测定不同遗传变异导致的家蝇抗药性和适合度效应，以揭示抗性基因之间的相互作用。通过本项目的实施，我们建立了快捷简便的CYP6D1v1和钠离子通道基因分型方法和4个系列遗传背景相似但抗性基因型不同的共16个家蝇品系。通过对不同基因型家蝇品系对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性测定发现靶标抗性机制具有更广的抗性谱、而代谢抗性机制抗性谱专一，双重机制具有增效效应。适合度测定结果表明钠离子通道抗性突变体表现出单倍型特异性的适合度效应，CYP6D1突变体不存在适合度代价。这些研究结果丰富了我们对抗性基因相互作用的认识，也给出了一些重要的应用启示：1）不同种群因其遗传结构不同，其抗性与适合度表型会有所不同，因此抗性检测和抗性治理要因地制宜、因时制宜；2）抗性基因单倍型可能因环境变化而发生演替，使种群由适合度不利向适合度优势转变，因此对抗性的认识和抗性治理要有动态的理念；3）抗性基因突变并不一定意味着适合度代价，因此有些抗性突变一旦在种群中固定下来，将很难再从群体中消失，轮用以往常用的杀虫剂可能存在风险。