基于苹果蠹蛾全基因组 CRISPR 筛选系统解析吡啶烷基抗性分子机制

《Nature Communications》：Genome-wide CRISPR screening in Spodoptera frugiperda reveals the determinants of insecticide activation and sensitivity

【字体：大中小】 时间：2026年11月08日 来源：Nature Communications 18.1

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　　``` 摘要杀虫剂抗性对全球人类健康和粮食安全构成了日益严重的威胁。要解决这一挑战，需要全面了解调控杀虫剂作用和昆虫敏感性的分子机制。然而，在典型的昆虫基因组中存在数以万计的基因中，识别并功能性验证那些与杀虫剂作用机制和抗性相关的具体基因仍然是一个重大难题。在这里，我们基于一种极

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摘要

杀虫剂抗性对全球人类健康和粮食安全构成了日益严重的威胁。要解决这一挑战，需要全面了解调控杀虫剂作用和昆虫敏感性的分子机制。然而，在典型的昆虫基因组中存在数以万计的基因中，识别并功能性验证那些与杀虫剂作用机制和抗性相关的具体基因仍然是一个重大难题。在这里，我们基于一种极具危害性的昆虫害虫——苹果蠹蛾（Spodoptera frugiperda）的细胞系，构建了一个全基因组的CRISPR敲除筛选系统，并展示了其在阐释杀虫剂活性和抗性分子基础方面的实用性。我们构建了一个包含90,759个单导向RNA（sgRNAs）的文库，这些RNA针对14,434个基因，并在逐渐增加的杀虫剂吡啶烷基（pyridalyl）浓度下进行了三轮筛选。该筛选过程显著富集了细胞色素P450基因。后续的P450抑制剂实验、在苹果蠹蛾中的基因敲除以及在该基因在黑腹果蝇（Drosophila melanogaster）中的异位表达结果表明，CYP333B亚家族成员是吡啶烷基激活的关键介导因子，同时也是潜在的抗性靶点。总体而言，我们的研究建立了一个多功能且可扩展的平台，用于全基因组范围内探究杀虫剂的作用机制和抗性机制，同时揭示了长期以来难以确定的吡啶烷基在昆虫体内的活性和敏感性相关因素。

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