利巴韦林作为一种潜在的昆虫生长调节剂，为稻飞虱（Rhopalosiphum padi）的控制提供了可持续的潜力

《Crop Protection》：Ribavirin acts as a candidate insect growth regulator: Providing sustainable control potential for Rhopalosiphum padi

利巴韦林通过抑制蜕皮激素和干扰几丁质合成发挥触杀和抗生长作用，与罗库博森或马兜铃苷协同增效，无系统毒性，为新型昆虫生长调节剂开发提供依据。

　　这项研究聚焦于一种对小麦危害严重的害虫——麦二叉蚜（*Rhopalosiphum padi*），并探讨了一种广谱抗病毒药物——利巴韦林（Ribavirin）在控制该害虫方面的潜力。利巴韦林作为一种1,2,4-三唑类化合物，已被广泛应用于临床医学，同时在农业领域也展现出一定的杀虫和抗病毒活性。研究通过生物测定和转录组测序技术，系统评估了利巴韦林对麦二叉蚜的毒性作用及其潜在的分子机制，为开发新型环保型杀虫剂提供了重要的科学依据。

麦二叉蚜是全球小麦种植业中最具破坏性的害虫之一，其主要危害方式包括直接吸取植物汁液和传播多种植物病毒，如小麦黄矮病毒（BYDV）。这些行为不仅会削弱植物的生长能力，还会导致严重的产量损失和品质下降。据统计，中国每年因麦二叉蚜侵害造成的小麦产量损失超过10%，在某些年份甚至高达30%。面对这一严峻形势，传统的化学杀虫剂虽然在控制蚜虫方面发挥了重要作用，但随着长期使用和虫害爆发频率的增加，农药的过度使用已导致害虫产生显著的抗药性。特别是，麦二叉蚜已对多种常用杀虫剂表现出不同程度的抗性，包括新烟碱类、有机磷类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类农药。例如，有研究表明，中国多数小麦产区的麦二叉蚜种群对拟除虫菊酯类农药具有中度到高度的抗性，对噻虫嗪、噻虫胺和阿维菌素等农药则表现出低度到中度的抗性。

为应对虫害抗药性问题，农药轮换使用已被视为延缓抗性发展的有效策略。然而，目前全球超过70%的杀虫剂仅针对昆虫的五种神经-肌肉靶点，这种高度集中的作用机制不仅导致了单一农药的抗性，还引发了交叉抗性现象。因此，开发新型、环保、高效且低风险的杀虫剂，成为提升农业害虫管理效率的重要方向。在这一背景下，昆虫外骨骼的代谢过程成为研究重点，因为其主要成分包括几丁质和表皮蛋白（CP），而这些成分在人类、哺乳动物和高等植物中并不存在，因此成为开发新型环保杀虫剂的理想靶点。

昆虫的蜕皮过程是其生长和发育的关键环节，这一过程依赖于几丁质和表皮蛋白的代谢，包括合成、修饰和降解。几丁质合成酶（CHS）是几丁质生物合成的核心酶，它通过β-1,4-糖苷键将UDP-N-乙酰葡萄糖胺单体聚合为线性聚合物，这些聚合物随后被分泌到细胞外并自我组装为几丁质纳米纤维。几丁质酶（CHT）则通过水解β-1,4-糖苷键将几丁质分解为寡糖，这些寡糖进一步被N-乙酰葡萄糖胺酶（NAG）水解为N-乙酰葡萄糖胺单体。几丁质代谢与蜕皮过程密切相关，而表皮蛋白则与几丁质相互作用，维持表皮结构的复杂性并影响其物理特性，如弹性。

在农业领域，1,2,4-三唑类化合物因其良好的生物活性而被广泛用于农药和医药产品。这类化合物已被开发为杀菌剂、除草剂、杀虫剂和植物生长调节剂，其中一些产品如三唑酮、三环唑、苯醚甲环唑、丙环唑和咪鲜胺等，已被证明具有高效、广谱、低毒、系统性等优点。此外，一些三唑类化合物还被用作高效、选择性强、易于生物降解的除草剂，如氟草唑钠、磺草唑和卡福唑乙酯等。在植物生长调节剂方面，如烯效唑和抑芽唑等也被广泛应用。然而，目前在杀虫剂领域，仅有三唑磷和阿维菌素等少数三唑类化合物被商业化应用。

在医药领域，利巴韦林是一种代表性的1,2,4-三唑类抗病毒药物，曾被注册用于控制黄瓜病毒病。作为一种嘌呤核苷类似物，利巴韦林通过抑制肌苷-5′-单磷酸脱氢酶，从而降低RNA病毒所需的GTP水平，进而干扰病毒的基因组翻译、转录和复制过程。此外，利巴韦林还被报道能够通过破坏RNA依赖性RNA聚合酶（RdRp）的钩结合和催化核心形成，使该酶处于非活性状态，从而有效抑制病毒复制。在杀虫领域，利巴韦林对某些害虫，如小菜蛾（*Spodoptera litura*）表现出良好的杀虫活性，其毒性与商用昆虫生长调节剂如氯苯甲酰脲相当。

在本研究中，我们首次系统评估了利巴韦林对麦二叉蚜的杀虫作用。实验结果显示，利巴韦林对麦二叉蚜表现出接触毒性和胃毒性，但并未显示出系统毒性。此外，利巴韦林与多种农药，如除虫菊酯类（罗丹明）和生物碱类（苦参碱）的复配使用，表现出协同效应，显著提升了其杀虫效果。值得注意的是，即使在亚致死浓度下，利巴韦林仍能显著降低麦二叉蚜的寿命、繁殖能力和种群增长。这些结果表明，利巴韦林在控制麦二叉蚜方面具有重要的应用潜力。

在分子机制层面，研究发现利巴韦林处理能够降低麦二叉蚜体内保幼激素（JH）的浓度，并下调几丁质合成和表皮蛋白相关基因的表达，从而可能干扰表皮的正常代谢过程。同时，组织病理学分析显示，利巴韦林处理后麦二叉蚜表皮细胞出现明显的凋亡现象。这些结果进一步支持了利巴韦林作为保幼激素抑制剂和蜕皮干扰物质的假设。通过抑制保幼激素的合成，利巴韦林可能干扰昆虫的发育和生长过程，从而实现有效的控制。

在田间试验中，利巴韦林展现出良好的控制效果，表明其在实际应用中具有重要的价值。这一研究不仅为开发新型三唑类杀虫剂提供了有价值的先导化合物，还为提升麦二叉蚜的综合管理能力奠定了理论基础。随着农药抗药性问题的日益严重，开发新型、环保、高效且低风险的杀虫剂成为当前农业科学研究的重点方向。利巴韦林作为一种具有多重生物活性的化合物，其在杀虫领域的应用潜力值得进一步探索和验证。

研究还发现，利巴韦林在亚致死浓度下对麦二叉蚜的生理和繁殖能力产生了显著影响。这种影响不仅体现在寿命的缩短，还表现在繁殖能力的下降和种群增长的抑制。这些结果表明，利巴韦林不仅能够通过直接毒性作用控制害虫，还能通过影响其生理过程实现长期的生态调控。这种双重作用机制为开发具有长效和广谱作用的杀虫剂提供了新的思路。

此外，利巴韦林与多种传统杀虫剂的复配使用展现出良好的协同效应，这可能为解决当前杀虫剂抗药性问题提供新的解决方案。通过合理搭配利巴韦林与其他杀虫剂，不仅可以提高杀虫效果，还能延缓害虫对单一农药的抗性发展。这种复配策略在实际应用中具有重要的意义，特别是在面对多重抗药性害虫种群时。

研究还揭示了利巴韦林在影响昆虫表皮代谢过程中的具体作用。通过对几丁质合成和表皮蛋白相关基因的下调，利巴韦林可能干扰昆虫表皮的形成和结构，从而影响其生长和发育。这种作用机制与传统的杀虫剂作用机制有所不同，为开发新型环保型杀虫剂提供了新的方向。同时，利巴韦林对昆虫表皮细胞的诱导凋亡作用，表明其可能通过干扰细胞代谢和结构来实现杀虫效果。

在农业害虫管理中，传统的杀虫剂主要依赖于对昆虫神经系统和肌肉系统的直接作用，而这种作用方式容易导致害虫产生抗药性。相比之下，利巴韦林的作用机制更加复杂，涉及对昆虫代谢过程的干扰，包括保幼激素的合成、几丁质的代谢以及表皮蛋白的表达。这种作用机制的多样性可能有助于减少害虫对单一农药的抗性发展，提高杀虫剂的长期应用效果。

在实际应用中，利巴韦林的接触毒性和胃毒性使其在田间试验中表现出良好的控制效果。这表明，利巴韦林不仅能够通过直接作用杀死害虫，还能通过影响害虫的生理和行为来实现有效的生态调控。这种双重作用机制可能有助于提高杀虫剂的综合效果，减少对环境的负面影响。

研究还发现，利巴韦林对麦二叉蚜的生理影响具有一定的可持续性。即使在低浓度下，利巴韦林仍能显著降低害虫的繁殖能力和种群增长，这表明其在长期应用中可能具有良好的生态控制效果。这种效果可能有助于减少农药的使用频率，从而降低对环境和生态系统的潜在影响。

此外，利巴韦林的分子机制研究为开发新型杀虫剂提供了重要的理论依据。通过对保幼激素和几丁质代谢相关基因的调控，利巴韦林可能成为一种新型的昆虫生长调节剂，这种调节剂不仅能够有效控制害虫，还能减少对环境的污染。这种新型杀虫剂的开发可能有助于提升农业害虫管理的效率，同时减少对生态系统的负面影响。

在农业害虫管理中，除了化学杀虫剂，还需要考虑生物防治和生态调控等综合措施。利巴韦林作为一种具有多重生物活性的化合物，可能在这些措施中发挥重要作用。例如，通过干扰害虫的代谢过程，利巴韦林可能降低害虫的繁殖能力，从而减少其对农作物的危害。这种作用机制的多样性可能有助于开发更加环保和高效的杀虫策略。

在研究过程中，我们采用了多种实验方法，包括生物测定和转录组测序技术，以全面评估利巴韦林对麦二叉蚜的作用。生物测定结果显示，利巴韦林在接触和胃毒性方面表现出良好的效果，而转录组测序技术则揭示了其对保幼激素和几丁质代谢相关基因的调控作用。这些结果表明，利巴韦林的作用机制不仅涉及直接毒性，还包括对昆虫代谢过程的干扰，从而实现有效的生态控制。

在实际应用中，利巴韦林的协同效应可能成为解决杀虫剂抗药性问题的重要手段。通过合理复配利巴韦林与其他杀虫剂，不仅可以提高杀虫效果，还能延缓害虫对单一农药的抗性发展。这种复配策略在农业害虫管理中具有重要的意义，特别是在面对多重抗药性害虫种群时。

综上所述，利巴韦林作为一种具有多重生物活性的化合物，在农业害虫管理中展现出重要的应用潜力。其对麦二叉蚜的接触毒性和胃毒性，以及对保幼激素和几丁质代谢相关基因的调控作用，表明其在控制害虫方面具有独特的机制。同时，利巴韦林与多种传统杀虫剂的协同效应，为解决当前杀虫剂抗药性问题提供了新的解决方案。这些研究结果不仅为开发新型环保型杀虫剂提供了重要的理论依据，还为提升农业害虫管理的效率和可持续性提供了新的思路。