鳞翅目昆虫家蚕和稻纵卷叶螟的cys-loop配体门控离子通道基因超家族解析及其在害虫防控中的意义

本研究首次系统鉴定了鳞翅目模式昆虫家蚕（Bombyx mori）和重要农业害虫稻纵卷叶螟（Chilo suppressalis）的cys-loop配体门控离子通道（cysLGIC）基因超家族，分别发现24和27个亚基基因，揭示了其与神经信号传导和杀虫剂靶标的关系。通过定量PCR证实亚基发育阶段特异性表达，为解析害虫抗药性机制和新型杀虫剂研发提供理论依据。

　　

在农业生产中，鳞翅目害虫如稻纵卷叶螟（Chilo suppressalis）对水稻等作物造成严重危害，而目前主要依赖作用于神经系统的化学杀虫剂进行防控。这些杀虫剂的核心靶标是一类被称为cys-loop配体门控离子通道（cysLGIC）的蛋白家族，它们介导神经递质如乙酰胆碱、γ-氨基丁酸（GABA）和谷氨酸等的快速信号传递。然而，随着害虫对现有杀虫剂抗药性的加剧，深入解析这类通道的组成和功能成为当务之急。

中国的研究团队以模式昆虫家蚕（Bombyx mori）和稻纵卷叶螟为对象，首次完成了鳞翅目昆虫cysLGIC基因超家族的系统鉴定。通过基因组筛选和转录组验证，发现家蚕和稻纵卷叶螟分别具有24和27个cysLGIC亚基基因，其中包括10个新鉴定的成员。定量PCR分析显示，稻纵卷叶螟的亚基表达具有显著的发育阶段特异性。这些发现不仅填补了鳞翅目昆虫神经分子生物学研究的空白，还为针对特定亚基设计新型杀虫剂提供了精准靶点。

关键技术方法
研究结合生物信息学分析和实验验证：1）基于NCBI基因组数据库，使用已知果蝇（Drosophila melanogaster）cysLGIC亚基序列进行同源比对；2）通过RT-PCR验证基因转录活性；3）采用定量PCR技术分析稻纵卷叶螟不同发育阶段（幼虫、蛹、成虫）的亚基表达谱。

研究结果

鳞翅目cysLGIC超家族的组成特征
家蚕和稻纵卷叶螟的cysLGIC超家族分别包含24和27个亚基，其中稻纵卷叶螟新发现的β4-β8等亚基扩展了尼古丁乙酰胆碱受体（nAChR）的多样性。两物种均缺失果蝇的GRD亚基，但具有额外的RDL（抗狄氏剂）亚基，暗示鳞翅目昆虫独特的GABA信号调控机制。

亚基结构与功能预测
新鉴定的HisCl1/2（组胺门控通道）和pHCl（pH敏感氯通道）具有典型的跨膜结构域，与果蝇同源基因相比存在关键氨基酸变异，可能影响杀虫剂结合效率。

发育阶段特异性表达
稻纵卷叶螟的α3和RDL2亚基在幼虫期高表达，而β5和HisCl1在成虫期显著上调，提示不同发育阶段对神经调节化合物的敏感性差异。

讨论与意义
该研究首次绘制了鳞翅目昆虫完整的cysLGIC图谱，揭示其亚基数量远超其他昆虫（如果蝇仅含21个）。特别值得注意的是，稻纵卷叶螟额外增加的nAChR亚基可能与其对烟碱类杀虫剂的适应性进化相关。研究还发现，两物种均具有果蝇中未报道的CLGC1亚基，但其功能尚待解析。这些发现为理解昆虫神经系统的分子进化提供了新视角，同时为开发针对特定发育阶段或受体亚型的选择性杀虫剂奠定了理论基础。论文发表于《Insect Biochemistry and Molecular Biology》，为农业害虫防控策略的优化提供了分子层面的科学依据。