赤拟谷盗TcPrx6a与TcPrx6b基因的克隆及其在百草枯和溴氰菊酯胁迫下的功能与调控机制研究

本研究针对昆虫抗氧化防御机制的关键基因Prx6，以赤拟谷盗为模型，克隆了TcPrx6a和TcPrx6b基因，揭示其在百草枯（诱导氧化应激）和溴氰菊酯（杀虫剂）胁迫下的高表达特性。通过RNAi技术证实二者调控昆虫发育、繁殖及解毒过程，并首次发现其转录受CncC（昆虫Nrf2同源因子）调控。成果为害虫抗药性治理和新型杀虫靶点开发提供理论依据。

　　

在自然界中，活性氧(ROS)如同细胞代谢的"双刃剑"——既是能量代谢的副产物，又是导致氧化损伤的元凶。昆虫面对杀虫剂胁迫时，ROS的爆发性增长会触发复杂的防御机制，其中过氧化物还原酶家族(Prx)扮演着"细胞清道夫"的角色。然而，作为Prx家族特殊成员的Prx6（仅含1个催化半胱氨酸），其在昆虫中的功能与调控机制长期笼罩在迷雾中。这种认知空白严重制约了针对害虫抗氧化系统设计新型防控策略的进程。

针对这一科学难题，中国的研究团队以全球重要仓储害虫赤拟谷盗(Tribolium castaneum)为研究对象，开展了一项突破性研究。通过克隆两个Prx6亚型基因TcPrx6a和TcPrx6b，系统解析了它们在应对氧化应激和杀虫剂胁迫中的生物学功能，并首次揭示其转录调控机制。相关成果发表在《Pesticide Biochemistry and Physiology》上，为理解昆虫抗氧化防御网络提供了全新视角。

研究采用RT-qPCR分析组织特异性表达，通过RNAi技术敲低目标基因后检测表型变化，利用双荧光素酶报告系统验证转录调控机制。实验所用昆虫为实验室长期饲养的GA-1品系赤拟谷盗。

Cloning and sequence analysis of TcPrx6a and TcPrx6b
成功克隆获得TcPrx6a（660bp，编码243个氨基酸）和TcPrx6b（672bp，编码224个氨基酸）。序列分析显示二者与鳞翅目昆虫Prx6的相似性达64.6%-70.9%，均保留典型1-Cys Prx活性位点，但等电点差异显著（6.36 vs 7.25），暗示功能分化。

Expression patterns and stress responses
RT-qPCR揭示TcPrx6a在脂肪体高表达，TcPrx6b则富集于头部。百草枯（诱导O₂
^·-
生成）和溴氰菊酯（拟除虫菊酯类杀虫剂）处理均显著上调二者表达，提示其参与氧化应激防御。

Functional characterization via RNAi
基因沉默实验显示：敲低TcPrx6a/b后，昆虫对百草枯的耐受性降低，溴氰菊酯致死率升高，且H₂
O₂
积累加剧。更令人惊讶的是，干扰组出现化蛹率、羽化率下降及繁殖力受损，证明Prx6直接调控发育进程。

Transcriptional regulation by CncC
双荧光素酶报告系统证实昆虫抗氧化核心转录因子CncC（相当于哺乳动物Nrf2）可激活TcPrx6a/b启动子，建立"杀虫剂-CncC-Prx6"防御轴。

这项研究首次在昆虫中阐明：1）Prx6亚型存在组织分布和功能特化；2）其通过清除H₂
O₂
等ROS保护细胞免受杀虫剂损伤；3）发育缺陷表型揭示Prx6参与生理稳态调控；4）CncC介导的转录调控机制保守且高效。这些发现不仅为理解昆虫抗氧化防御的分子基础提供新范式，更启示通过干扰Prx6-CncC通路可增强现有杀虫剂效果，为害虫综合治理策略设计提供全新靶点。