《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Overexpression of UDP-glycosyltransferase
UGT344B29 and
UGT344B30 involved in lambda-cyhalothrin resistance in
Aphis spiraecola
编辑推荐：
吡虫啉抗性蚜虫中UGTs基因介导的耐药机制及RNAi验证研究。LC-R菌株通过持续选择获得高抗性，UGTs抑制剂增强毒力，UGT344B29和UGT344B30显著上调，RNAi敲低后敏感性回升。
作者：于毅、刘云香、王新媛、张硕、鲜文荣、王勇、吴华、马志清、王康
中国陕西省杨陵市西北农林科技大学植物保护学院，教育部植物保护资源与害虫管理重点实验室
摘要
UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGTs）能够催化多种小分子亲脂性化合物与糖类的结合，形成糖苷，这对昆虫对外来物质的解毒起着关键作用。在本研究中，通过连续使用lambda-氯氰菊酯，培育出一种对lambda-氯氰菊酯具有抗性的蚜虫品系（LC-R）。协同作用实验表明，UGTs抑制剂5-硝基脲和磺酰吡唑显著增强了lambda-氯氰菊酯在抗性蚜虫中的毒性。LC-R品系中的UGTs活性比敏感品系（SS）高1.75倍。转录分析显示，UGT342A6、UGT342C11、UGT343A33、UGT344B29、UGT344B30、UGT344N14和UGT350A10在LC-R品系中的表达量显著增加（1.54至4.44倍），其中UGT344B29和UGT344B30的转录本可被lambda-氯氰菊酯稳定诱导。此外，通过SPc+dsUGT载体介导的RNA干扰（RNAi）技术敲低UGT344B29和UGT344B30后，蚜虫对lambda-氯氰菊酯的敏感性显著提高，LC50值分别降至227.55 mg·L^-1和344.47 mg·L^-1，相比SPc+dsGFP处理组分别降低了72.67%和58.64%。浓度-死亡率实验也显示，在不同浓度的lambda-氯氰菊酯作用下，dsUGT处理组的蚜虫死亡率显著更高。这些结果表明UGT344B29和UGT344B30参与了LC-R品系对lambda-氯氰菊酯的抗性形成。我们的发现为管理这种害虫的拟除虫菊酯抗性提供了重要线索。
引言
苹果蚜虫（Aphis spiraecola）是全球苹果树上的重要害虫，对苹果作物的产量和质量造成了巨大损失（Song等人，2013；Yan等人，2018）。历史上，控制Aphis spiraecola主要依赖合成杀虫剂，尤其是lambda-氯氰菊酯，这种杀虫剂在中国所有苹果种植区广泛使用。然而，拟除虫菊酯的过度使用不可避免地导致了田间Aphis spiraecola种群的抗性发展（Wang等人，2025）。
杀虫剂抗性的产生通常涉及多种机制，其中代谢抗性和靶标位点抗性已在多种害虫物种中得到广泛研究（Bras等人，2022；Nauen等人，2022；Bass和Nauen，2023）。作为神经毒性杀虫剂，拟除虫菊酯主要作用于电压门控钠通道（VGSCs），干扰正常的神经功能（Dong等人，2014）。VGSC中的抗性相关突变已在多种昆虫中得到鉴定（Dong等人，2014；Kaduskar等人，2022）。值得注意的是，在抗性Aphis spiraecola种群中发现了M918和L1014位点的特异性突变（Wang等人，2025）。同时，细胞色素P450s（P450s）、羧酯酶（CarEs）和谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）的增强解毒作用也被认为与拟除虫菊酯抗性有关（Kostaropoulos等人，2001；Scott，2017；Paula等人，2020；Wang等人，2018）。然而，这些酶在Aphis spiraecola的抗性中的作用似乎较为次要（Wang等人，2025）。这表明还有其他机制参与了抗性表型的形成。
UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGTs）是一类关键的II期解毒酶，负责外源性和内源性物质的代谢与解毒（Bock，2016；Majeed等人，2024）。它们催化疏水性底物与UDP-糖供体的结合，提高底物的溶解度，生成可被轻易排出的水溶性产物，从而促进有毒外来物质和内源性化合物的解毒与清除（Dimunová等人，2022；Kinareikina和Silivanova，2024）。在昆虫中，UGTs能够解毒多种物质，包括植物毒素和合成杀虫剂（Nagare等人，2021；Li等人，2023；Zheng等人，2024）。例如，多项研究表明，UGT活性的增强与Tetranychus cinnabarinus对阿维菌素的抗性有关（Wang等人，2020a；Wang等人，2020b）。在Plutella xylostella中，多个UGT基因（UGT344D500V1、UGT344D505B1和UGT33AA4）参与了多重杀虫剂抗性的形成（Li等人，2018）。然而，UGT在Aphis spiraecola对lambda-氯氰菊酯抗性中的功能作用尚未明确。
本研究建立了对lambda-氯氰菊酯具有抗性的Aphis spiraecola品系（LC-R），并探讨了UGTs在抗性形成中的潜在作用。首先评估了UGTs抑制剂对lambda-氯氰菊酯的协同效应，检测了LC-R品系和敏感品系（SS）中UGTs的活性。随后分析了LC-R和SS品系中UGT基因的表达情况，最后通过RNA干扰（RNAi）技术研究了这些上调的UGT基因在Aphis spiraecola抗性中的作用。这些综合分析将为理解UGT介导的拟除虫菊酯抗性分子机制提供新的见解。
实验部分
昆虫
SS品系的Aphis spiraecola最初于2020年在中国陕西省杨陵市采集，并在无杀虫剂的实验室条件下进行饲养。抗性品系（LC-R）是从高抗性田间种群SXQX（抗性倍数RR=384倍；Wang等人，2025）通过连续使用lambda-氯氰菊酯筛选获得的。在此过程中，每四代蚜虫都会进行一次筛选，使用能够导致50–60%死亡率的最佳杀虫剂浓度。
Aphis spiraecola对lambda-氯氰菊酯抗性的发展
连续的选择压力导致LC-R品系对lambda-氯氰菊酯的抗性逐渐增强（表1）。F0代的LC50值为625.19 mg·L^-1，经过48代选择后，LC-R品系的抗性显著增加，LC50值上升至5476.40 mg·L^-1，抗性比F0代提高了8.76倍。与敏感的SS品系相比，
讨论
几十年来，拟除虫菊酯一直是农业和公共卫生领域的主要杀虫剂之一（Ravula和Yenugu，2021；Ahamad和Kumar，2023）。然而，这些化合物的过度使用导致了多种害虫种群中的广泛抗性（Bass和Nauen，2023；Pu和Chung，2024）。已记录的拟除虫菊酯抗性案例包括许多重要的蚜虫物种，如M. persicae和A. gossypii等。
作者贡献声明
于毅：撰写初稿、数据可视化、验证、方法设计、实验设计、数据分析、数据管理。
刘云香：资源获取、方法设计、数据分析、概念构建。
王新媛：验证、方法设计、数据分析、数据管理。
张硕：验证、方法设计、数据分析、数据管理。
鲜文荣：项目协调、资金申请、概念构建。
王勇：撰写修订稿、资源管理、概念构建。
致谢
本工作得到了中国国家重点研发计划（2023YFD1701300）、国家自然科学基金（32202357）、青海省科技项目（2024-NK-107）以及陕西省重点研发计划（2024NC-YBXM-043）的财政支持。
