辣根素（AITC）对玉米象熏蒸作用机理研究

熏蒸剂是防治仓库害虫的重要手段，传统的化学熏蒸剂面临严峻的挑战。目前，人们普遍认为防治仓库害虫的最佳途径是"生物熏蒸"。我们从辣根植物中分离提炼出的AITC能有效杀灭仓库害虫，在空仓和实仓熏蒸中均表现出优异的熏蒸效果，是一种潜在的生物熏蒸剂。目前有关辣根素熏蒸杀虫的作用机理尚不明确，本项目在此基础上，进一步开展以下工作：1）定位观察玉米象成虫气管等组织或组织细胞内线粒体在AITC处理前后的结构变化；.2）研究AITC对玉米象成虫过氧化氢酶、谷胱甘肽-S-转移酶、细胞色素c氧化酶活力的影响；3）研究AITC对玉米象成虫体液中可溶性蛋白质含量的影响；4）鉴定AITC作用靶标酶的活性位点。研究结果将为AITC作为生物熏蒸剂产品开发奠定理论基础，为生物合理设计创制新农药提供作用靶标和理论依据。

以活性天然产物为探针，研究熏蒸杀虫剂的作用机理，对于新型熏蒸剂的创制具有重要意义。本项目通过玉米象中毒症状和超薄切片观察、生理生化以及比较毒理学的方法，明确了辣根素对玉米象成虫的熏蒸作用机理。研究了辣根素对玉米象成虫线粒体亚细胞结构和膜电位的影响，发现辣根素能显著改变线粒体膜电位，同时引起虫体线粒体内基质发生改变，甚至使线粒体空泡化；辣根素对细胞色素c氧化酶的活力的抑制，阻断了玉米象成虫线粒体电子的传递，导致了虫体内氧自由基的累积，从而中断ATP能量的形成，这是辣根素熏蒸杀虫的主要作用机制。采用比较毒理学法，研究了磷化氢和辣根素在离体和活体条件下分别对玉米象成虫多种酶活力的影响，结果表明辣根素和磷化氢能显著地抑制复合酶Ⅰ和Ⅳ的活力。采用SDS-PAGE 和MALDI-TOF/TOF质谱技术，分离并初步鉴定了辣根素对玉米象成虫影响显著的酶蛋白，结果表明含量明显降低的蛋白分别为线粒体细胞色素c氧化酶COAx、Ferredoxin-NADP reductase和线粒体复合物Ⅰ[NADH]。这证实了线粒体复合物Ⅰ和线粒体细胞色素c氧化酶是辣根素的作用靶蛋白。此外，利用RNA-seq技术得到了玉米象试虫完整的转录组信息，测序结果表明辣根素能够下调或上调包含NADH dehydrogenase subunit 6在内的等多种酶的表达，其原因有待更进一步的探索。