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为探究氯菊酯对水生昆虫不同组织基因表达的调控机制，研究人员以阿卡西非咬摇蚊（Propsilocerus akamusi）为对象，分析其血淋巴、脂肪体等组织在不同浓度氯菊酯下的基因表达。发现组织特异性模式，推测氯菊酯激活钙信号通路，为水质监测生物标志物开发提供依据。
在全球水环境面临化学污染威胁的背景下，农药等污染物对水生生态系统的影响日益受到关注。氯菊酯（deltamethrin）作为一种广泛使用的拟除虫菊酯类农药，虽在农业害虫防治中发挥重要作用，但其对水生昆虫的毒性机制，尤其是不同组织中基因表达调控框架的认知却较为匮乏。当前，多数研究聚焦于水生昆虫整体的解毒酶表达，却缺乏对不同组织在农药抗性中具体作用的深入解析，也未建立起特定器官在抗药性中角色的模型。在此背景下，探明水生昆虫不同组织对氯菊酯的响应机制，对于揭示农药毒性原理、开发水质监测生物标志物具有迫切的现实意义。
为填补这一研究空白，中国研究人员针对广泛分布于东亚湖泊、对多种农药具有耐受性和敏感性的阿卡西非咬摇蚊（Propsilocerus akamusi）展开研究。相关成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》。该研究以四龄幼虫为对象，分析其血淋巴、脂肪体、中肠和马氏管在不同浓度氯菊酯暴露下的基因表达特征，旨在揭示组织特异性基因表达框架及氯菊酯的毒性调控机制。
研究主要采用了转录组测序（RNA-seq）和基因本体论（GO）富集分析等技术方法。研究人员从中国天津城市水域采集阿卡西非咬摇蚊四龄幼虫，经预处理后，对不同氯菊酯浓度（1、4、20 μg/L）处理下的各组织样本进行 RNA 提取和测序。通过分析测序数据，筛选出差异表达基因，并对其功能进行富集分析。
样本制备与测序质量评估
研究选取平均体重（0.018±0.003 g）和长度（0.95±0.11 cm）的四龄幼虫，经蒸馏水冲洗后，在可控条件下驯化 72 小时，RNA 提取前进行 24 小时净化。质量控制结果显示，48 个样本平均产生 2207 万对末端清洁 reads，91.25% 的 reads 唯一映射到阿卡西非咬摇蚊基因组，表明测序数据质量高，可用于后续分析。
氯菊酯耐受的基因组基础
基于高质量基因组数据，研究识别出在 1、4、20 μg/L 氯菊酯浓度下，不同组织对氯菊酯呈现出不同的转录组响应。发现氯菊酯可诱导表皮形成、异生物解毒、氧气运输和钙信号相关基因的转录扰动。中肠和脂肪体主要参与氧气运输，马氏管参与钙离子跨膜运输，血淋巴中表皮蛋白基因过度表达。
钙信号通路的作用
研究推测氯菊酯可能激活血淋巴和马氏管中的钙信号通路以抵御毒素。这两个器官中钙 / 钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II（CaMKII）和电压门控钙通道（VGCC）基因均上调，同时 pH 值升高。此外，研究还比较了阿卡西非咬摇蚊中 CaMKII 基因的三级结构，并鉴定了其他六种摇蚊中的 CaMKII 成员，以探索这些栖息于不利环境物种的特征。
组织特异性基因表达模式
研究首次提供了阿卡西非咬摇蚊不同组织的基因表达框架，发现其对氯菊酯暴露存在组织特异性表达模式，血淋巴中存在较多过表达基因，可能是农药抗性的靶器官。
本研究通过对阿卡西非咬摇蚊不同组织在氯菊酯暴露下的转录组分析，揭示了组织特异性基因表达模式及钙信号通路在抗毒素中的作用。研究结果不仅深化了对水生昆虫应对农药胁迫机制的理解，为阐明不同组织在农药抗性中的具体功能提供了新视角，也为筛选水质监测的生物标志物、制定有效的害虫管理策略奠定了基础。特别是血淋巴作为潜在靶器官的发现，为开发针对性的生物标志物提供了重要方向，有助于早期监测水体中的农药污染，保障水生生态系统健康。
