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为阐明近缘物种中解毒酶基因同源物的抗性作用差异，研究人员对灰飞虱（Laodelphax striatellus）、褐飞虱（Nilaparvata lugens）和白背飞虱（Sogatella furcifera）的 CYP450 代谢活性展开研究。发现 CYP6ERs 进化不稳定且抗性谱差异显著，结构差异与代谢分化相关，为害虫精准防治提供新策略。
杀虫剂抗性对农业生产和人类健康构成威胁。许多昆虫物种表达编码解毒酶的基因，这些酶具有广泛的底物混杂性，从而赋予对多种杀虫剂的抗性。然而，这些基因的同源物在近缘物种的抗性表型中是否发挥相似作用仍不清楚。因此，本研究基于细胞色素 P450（CYP450）的代谢活性，比较了三种主要稻飞虱物种（飞虱科）—— 灰飞虱（Laodelphax striatellus）、褐飞虱（Nilaparvata lugens）和白背飞虱（Sogatella furcifera）的抗性谱。全基因组分析显示，灰飞虱、褐飞虱和白背飞虱分别有 68、70 和 64 个 P450 基因。这些基因的系统发育分析发现，一个物种中的大多数抗性相关基因在其他飞虱物种中具有同源物。与抗性最相关的直向同源组（CYP6ERs）显示出比大多数其他组更高的进化不稳定性。RNA 干扰（RNAi）和体外代谢试验表明，与另外两个主要抗性相关 P450 亚家族（CYP6AYs 和 CYP4C61s）相比，CYP6ERs 在飞虱物种间赋予了更多样化的杀虫剂抗性谱。基于 AlphaFold 的结构预测和比对表明，系统发育不稳定性较高的 P450 直向同源组往往结构相似性较低，导致代谢谱更加多样化。这种关系在蚜虫（Aphidae）和夜蛾科（Lepidoptera noctuids）昆虫的计算机模拟分析中也得到了验证。本研究提出结合系统发育和毒理基因组分析来理解近缘害虫中基于 CYPome 的杀虫剂抗性趋同和差异。这些发现可能提高化学害虫防治的准确性和合理性。
