miR-10-5p通过靶向调控SfGSTe1介导草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺的敏感性机制研究

本研究针对草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)对氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole)的耐药性问题，揭示了miR-10-5p通过靶向谷胱甘肽S-转移酶基因SfGSTe1的3'UTR调控其表达，从而影响昆虫对杀虫剂的敏感性。研究人员通过双荧光素酶报告系统、RNA干扰和代谢实验证实，miR-10-5p的过表达可降低SfGSTe1丰度并增强杀虫剂敏感性，而抑制miR-10-5p则产生相反效果。该发现为害虫抗药性机制提供了新的表观遗传调控视角，对开发新型害虫防控策略具有重要意义。

　　

农业害虫对全球粮食安全构成严峻威胁，草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)作为跨国界迁飞性害虫，可对玉米、水稻等作物造成毁灭性损害。化学防治仍是当前主要防控手段，但以氯虫苯甲酰胺(chlorantraniliprole)为代表的新型杀虫剂已面临日益严重的抗药性问题。传统研究多聚焦于靶标突变或代谢酶活性变化导致的抗性机制，而对表观遗传调控特别是microRNA(miRNA)在抗性形成中的作用知之甚少。河南科技学院资源与环境学院的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究，首次揭示了miR-10-5p通过调控谷胱甘肽S-转移酶SfGSTe1表达介导草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺敏感性的分子机制。

研究采用双荧光素酶报告系统验证miRNA与靶基因互作，通过RNA干扰和代谢酶活性测定分析基因功能，结合分子对接技术预测蛋白-杀虫剂相互作用，并利用高效液相色谱(HPLC)定量检测代谢效率。

浓度死亡率响应
通过叶片浸渍法测定氯虫苯甲酰胺对2龄幼虫的LC₅₀
为1.586 μg/mL，为后续实验提供基准浓度。

SfGSTe1克隆与功能验证
成功克隆687 bp的SfGSTe1开放阅读框，编码228个氨基酸。分子对接显示SfGSTe1可通过GLU148、ARG100等氨基酸与氯虫苯甲酰胺形成氢键（结合能-5.11 kcal/mol）。重组蛋白表达证实SfGSTe1能代谢43.2%的氯虫苯甲酰胺，且杀虫剂可抑制其49.3%的酶活性。

miR-10-5p调控机制
双荧光素酶实验证实miR-10-5p特异性结合SfGSTe1的3'UTR使荧光素酶活性下降40.9%。氯虫苯甲酰胺处理使miR-10-5p表达下调46.5%，同时SfGSTe1表达上调2.4倍，呈现显著负相关。

表型验证
注射dsSfGSTe1使基因表达下降44.6%，幼虫死亡率从24.5%升至46.7%；过表达miR-10-5p使SfGSTe1降低42.1%并增加24%死亡率，而抑制miR-10-5p则使SfGSTe1表达提高2.04倍并降低19.33%死亡率。

表达谱特征
SfGSTe1在4龄幼虫表达最高（较卵期高2.6倍），在中肠和脂肪体富集（分别为头部的3.35和3.75倍），与解毒器官功能相符。

该研究首次建立miR-10-5p-SfGSTe1-氯虫苯甲酰胺敏感性的调控轴，揭示昆虫可通过下调miRNA表达维持解毒酶基因稳定性从而产生抗性的新机制。相较于传统抗性研究关注的基因突变或拷贝数变异，这种表观调控机制具有可逆性和环境响应特性，为开发基于miRNA的害虫抗性阻断剂提供理论依据。研究采用的"miRNA agomir/antagomir体内调控"技术路径，为其他农业害虫抗性机制研究提供了可借鉴的方法学框架。未来可进一步探索田间种群中该调控通路的变异特征，推动从分子机制到田间应用的转化。