《Pesticide Biochemistry and Physiology》：CmedCSP18 mediates resistance to chlorantraniliprole and tetraniliprole in
Cnaphalocrocis medinalis
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摘要Cnaphalocrocis medinalis（稻纵卷叶螟）是一种迁移能力强、危害性大的水稻害虫，已对双酰胺类杀虫剂产生了显著抗性，对粮食安全构成严重威胁。然而，驱动该抗性的分子机制，尤其是化学感觉蛋白基因的作用，仍缺乏深入了解。本研究通过生物测定表明，2025年采集自
摘要
Cnaphalocrocis medinalis（稻纵卷叶螟）是一种迁移能力强、危害性大的水稻害虫，已对双酰胺类杀虫剂产生了显著抗性，对粮食安全构成严重威胁。然而，驱动该抗性的分子机制，尤其是化学感觉蛋白基因的作用，仍缺乏深入了解。本研究通过生物测定表明，2025年采集自荆州（JZ-2025）和岳阳（YY-2025）的田间群体已对氯虫苯甲酰胺产生中等至高水平抗性，并对四氯虫酰胺产生低至中等水平抗性。qRT-PCR结果显示，CmedCSP18在JZ-2025和YY-2025群体中组成性过表达，其转录本水平在成虫触角和幼虫脂肪体中达到峰值。通过对JZ-2025和YY-2025田间群体进行CmedCSP18的RNAi沉默处理，显著提高了幼虫对氯虫苯甲酰胺和四氯虫酰胺的敏感性。分子动力学（MD）模拟结合光谱位移实验（SpS）证实，CmedCSP18与两种杀虫剂均以高亲和力直接结合。定点突变实验揭示，包括Leu62、Val66和Val84在内的三个特定残基对配体识别不可或缺，其突变完全消除了结合活性。此外，CmedCSP18蛋白与双酰胺类杀虫剂的共注射在JZ-2025和YY-2025群体中显著降低了幼虫死亡率。本研究阐明CmedCSP18通过生理隔离作用赋予杀虫剂抗性，为开发创新害虫管理策略以克服田间双酰胺抗性提供了理论支持。
引言
稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis（Guenée）（鳞翅目：草螟科）是一种主要的跨境迁飞性害虫，严重损害亚洲农业生态系统中水稻的生产力（Zhou等，2025）。受季节性季风影响，C. medinalis在中国主要水稻产区频繁暴发，尤以长江中下游地区最为严重且持久而频繁（Zhang等，2025）。幼虫期是C. medinalis最具破坏性的阶段。幼虫大量取食叶肉组织并诱导特征性的卷叶行为，严重损害宿主植物的光合效率（Wang等，2026）。这种生理损害扰乱了灌浆关键期的碳水化合物合成和养分转运，直接降低了千粒重。因此，严重虫害会导致大量且不可挽回的产量损失，对区域粮食安全构成持续威胁（Zhou等，2025）。
化学杀虫剂，特别是双酰胺类，长期以来一直是C. medinalis综合害虫管理（IPM）的主要手段，因其卓越的效力和快速的田间效果而备受青睐（Wang等，2026）。然而，由于C. medinalis田间抗性的快速进化所导致的长期高强度选择压力，现已对可持续水稻生产构成重大威胁。近期研究表明，C. medinalis群体已对氯虫苯甲酰胺产生了中等至高水平抗性，并对四氯虫酰胺表现出明显的交叉抗性（Sun等，2023；Li等，2025a；Li等，2026a）。 Ryanodine受体（RyR）上的位点突变I4712M已被确认为赋予该害虫双酰胺抗性的主要靶标位点抗性机制（Sun等，2023；Li等，2026b）。除有据可查的靶标位点不敏感性外，化学感觉蛋白（CSPs）日益被认为是多种害虫非靶标位点抗性的关键驱动因素（Li等，2025a）。然而，CSPs通过杀虫剂隔离或解毒酶调节对C. medinalis双酰胺抗性的潜在贡献，仍不清楚且未被充分表征。
当前的机制研究表明，CSPs通过两条主要途径介导昆虫对各类杀虫剂的抗性：（i）直接结合并隔离杀虫剂分子，降低其在靶标位点的生物利用度；（ii）通过调节关键解毒酶的活性促进代谢（Lin等，2018b；Catteruccia，2020；Ingham等，2020；Waris等，2020；Deng等，2025；Li等，2025a；Li等，2025b；Wang等，2025b；Wang等，2025c）。CSP表达与外源物应激之间的功能联系已在多种农业害虫物种中得到广泛记录（Bautista等，2015；Xuan等，2015；Li等，2021；Xu等，2022a；Ma等，2026）。例如，Spodoptera litura（SlCSP18）和Bradysia odoriphaga（BodoCSP1）中的CSPs对有机磷和新烟碱类化合物表现出高结合亲和力（Li等，2021；Ma等，2026），而通过RNAi沉默Aphis gossypii中的AgosCSPs（AgosCSP1/4/5）则显著恢复了对氯虫苯甲酰胺的敏感性（Xu等，2022a）。此外，Bombyx mori和Plutella xylostella中CSPs与细胞色素P450s的协调表达表明，在外源物降解中存在整合协同效应（Bautista等，2015；Xuan等，2015）。综上所述，这些发现重新定义了CSPs作为非代谢抗性的关键组成部分，既通过直接配体隔离发挥作用，又通过调控更广泛的代谢网络发挥作用（Lin等，2018b；Wang等，2025c）。
尽管C. medinalis基因组中已注释了22个CSP基因，但目前的基因功能表征仅限于其经典的化学感觉功能。具体而言，CmedCSP1/2/3/4/8/11/18/33已被确认参与宿主植物挥发物和性信息素的感知（Liu等，2015；Zeng等，2018；Duan等，2019）。然而，这些化学感觉基因候选者，尤其是其同源基因CmedCSP18，是否已发生功能分化以介导C. medinalis对氯虫苯甲酰胺和四氯虫酰胺的抗性，尚未得到系统评估。这在很大程度上限制了我们对这种具有重要经济价值的迁飞性害虫双酰胺抗性分子机制的全面理解。
在本研究中，我们整合了qRT-PCR、分子动力学（MD）模拟、光谱位移实验（SpS）以及CmedCSP18与双酰胺类杀虫剂的共显微注射，以表征CmedCSP18的表达谱和功能意义。结合MD、定点突变、SpS以及位点突变的CmedCSP18蛋白与双酰胺类杀虫剂的共注射，进一步鉴定了协调CmedCSP18-杀虫剂相互作用的关键氨基酸残基。总之，我们的发现阐明了由CmedCSP18介导的一种新的非代谢抗性机制，为抗性增效剂提供了创新的分子靶标，并为C. medinalis双酰胺抗性的可持续管理奠定了坚实基础。
各章节片段
昆虫
本研究所用的C. medinalis易感品系（NS）来源于2019年湖北省荆州市的田间群体，此后在实验室连续饲养，未接触任何杀虫剂。湖北荆州（JZ-2025）和湖南岳阳（YY-2025）的田间群体于2025年8月至9月采集。在每个采样点，于三个不同时间点使用灯诱法采集成虫，每次采集数量至少
C. medinalis田间群体对氯虫苯甲酰胺和四氯虫酰胺的抗性
结果表明，JZ-2025群体对氯虫苯甲酰胺和四氯虫酰胺均表现出中等抗性，抗性倍数（RR）分别为88.4倍和25.4倍。相比之下，YY-2025群体对氯虫苯甲酰胺表现出高水平抗性（RR = 166.4倍），但对四氯虫酰胺仅表现出低水平抗性（RR = 8.9倍）（表1）。
CmedCSP18在不同发育阶段和不同组织中的表达谱
CmedCSP18在两个田间群体中均表现出显著的高表达，其中YY-2025群体
讨论
目前关于昆虫杀虫剂抗性的研究主要集中在解毒酶基因的上调或靶标位点突变（Scott和Zhang，2003；Perry等，2011；Smith等，2016；Wang等，2025a）。C. medinalis田间群体已快速进化出对氯虫苯甲酰胺的抗性。近期关于氯虫苯甲酰胺抗性发展分子机制的研究主要集中于靶标位点
CRediT作者贡献声明
袁越：初稿撰写、方法论、调查研究、形式分析、数据整理、概念构思。李荣：可视化、方法论、调查研究、数据整理。张丹：调查研究。方晶晶：调查研究。段文燕：调查研究。赵湘颖：调查研究。马东方：资源支持。张晓雷：审稿与编辑、监督指导、资源支持、项目管理、资金获取、概念构思。李俊凯：资源支持、资金获取。
致谢
本研究由国家自然科学基金（32102263）、湖北省渍涝灾害与湿地农业利用重点实验室（KFG202501）、病虫害草抗药性风险评估平台 & 新型绿色农药创制、浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所资助。
袁越|李荣|张丹|方晶晶|段文燕|赵湘颖|马东方|张晓雷|李俊凯
长江大学农学院，农业林业有害生物预警与管理湖北工程技术中心，荆州 434000，中国
