保幼激素信号通路通过调控细胞凋亡影响草地贪夜蛾对氯虫苯甲酰胺敏感性的分子机制

本研究针对草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)对氯虫苯甲酰胺(CAP)产生抗药性的问题，通过RNA-seq技术揭示了保幼激素(JH)通过双重调控9个凋亡相关基因(SfPIK3R1/SfIKBKB/SfCtsb-1/SfCtsb-2等)的表达水平，抑制CAP诱导的细胞凋亡，同时协同上调细胞色素P450(CYP450)代谢基因，阐明了JH-CAP拮抗作用的新机制，为害虫抗药性治理提供了新靶点。

　　

随着全球气候变化和农业集约化发展，草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)已成为威胁粮食安全的重大入侵性害虫。这种源自美洲的夜蛾科昆虫对玉米、水稻等主粮作物造成毁灭性危害，每年导致全球数十亿美元经济损失。目前，以氯虫苯甲酰胺(Chlorantraniliprole, CAP)为代表的双酰胺类杀虫剂因其高效低毒特性，成为防控草地贪夜蛾的主力药剂。然而，近年来各地陆续报道该害虫对CAP产生抗药性的现象，且抗性机制复杂多样，给田间防治带来严峻挑战。

在这一背景下，研究人员注意到昆虫内分泌系统与抗药性形成的潜在关联。保幼激素(Juvenile hormone, JH)作为调控昆虫生长发育的核心激素，已被证实参与多种杀虫剂的解毒过程。例如在西方花蓟马中，JH信号通路与多杀菌素抗性相关；在蜜蜂中，JH-III可减轻吡虫啉对中肠细胞的损伤。但JH如何影响CAP的毒杀效应，特别是是否通过调控程序性细胞死亡(凋亡)途径来改变害虫敏感性，仍是未解之谜。

为阐明这一科学问题，国内研究机构的研究人员开展了一项创新性研究。他们首次系统比较了JH三种亚型(JH I、JH II、JH III)对草地贪夜蛾的差异调控效应，通过转录组测序(RNA-seq)技术筛选出9个JH响应的凋亡相关基因，并利用细胞模型验证了这些基因在CAP诱导凋亡中的调控作用。研究发现JH通过"双轨制"调控模式：一方面上调促凋亡基因SfPIK3R1、SfIKBKB、SfCtsb-1/2的表达，另一方面抑制抗凋亡基因SfCtsb-3、SfAif-1/2、SfDredd、SfTuba的活性，从而整体降低细胞对CAP的敏感性。更值得注意的是，JH同时激活了细胞色素P450(CYP450)解毒酶系统，形成"凋亡抑制+代谢增强"的双重抗性机制。该成果发表于《Pesticide Biochemistry and Physiology》，为理解激素-杀虫剂互作提供了新视角。

研究采用多组学联用策略：首先通过体内外JH处理实验建立表型模型；接着运用Illumina高通量测序平台进行转录组分析；采用qPCR验证关键基因表达模式；利用RNAi技术进行基因功能缺失验证；最后通过TUNEL法检测细胞凋亡率。实验样本为实验室标准饲养的草地贪夜蛾成虫及其衍生Sf9细胞系。

【RNA-seq outcomes and data validation】部分显示，JH处理显著加速雌虫卵巢发育，使产卵期提前24小时。转录组分析鉴定出1,327个差异表达基因，KEGG富集发现JH I主要激活类固醇激素合成通路，JH II特异性调控凋亡信号，JH III则影响昆虫激素生物合成途径。

【Discussion】部分深入阐释了发现的意义：在凋亡调控层面，JH通过平衡促/抗凋亡基因网络，使细胞在CAP胁迫下维持稳态；在代谢解毒层面，JH诱导的CYP450可能直接降解CAP分子。这种"双管齐下"的抵抗策略解释了田间抗性快速发展的原因。研究还发现JH不同亚型具有功能分化，其中JH II对凋亡途径的调控最为显著，这为开发靶向JH信号的抗性阻断剂提供了精确靶点。

结论部分强调，该研究首次揭示JH-CAP拮抗作用的分子基础，证明激素信号通路可整合环境压力与细胞死亡程序，为害虫综合治理(IPM)提供了新思路：一方面可通过JH拮抗剂削弱害虫抗性，另一方面可设计同时靶向凋亡通路和CYP450的复合制剂，这对延缓抗性发展、保障粮食安全具有重要实践价值。研究建立的"激素-基因-表型"分析框架，也为其他害虫抗药性研究提供了范式参考。