《Physiological Entomology》：When insects fight back: Mechanisms of insecticide resistance and strategies for sustainable pest control
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杀虫剂（insecticides）仍然是控制农业害虫和保护作物生产力及公共卫生的主要工具。然而，它们的广泛误用加速了许多昆虫物种抗性（resistance）的进化，损害了主要杀虫剂类别的有效性，并限制了可用的控制选项。这一日益加剧的挑战凸显了对可持续和创新的害
杀虫剂（insecticides）仍然是控制农业害虫和保护作物生产力及公共卫生的主要工具。然而，它们的广泛误用加速了许多昆虫物种抗性（resistance）的进化，损害了主要杀虫剂类别的有效性，并限制了可用的控制选项。这一日益加剧的挑战凸显了对可持续和创新的害虫管理（pest management）方法的迫切需求。透彻理解抗性的基本原因和机制对于设计有效的缓解策略至关重要。本综述整合了当前关于杀虫剂抗性（insecticide resistance）的知识，特别强调了代谢解毒机制（metabolic detoxification mechanisms）和靶标位点不敏感性（target-site insensitivity），以及它们在多种昆虫物种中的相互作用。它审查了驱动抗性的生化和分子机制，解毒系统在杀虫剂代谢中的作用，以及酶抑制剂（enzyme inhibitors）（包括商业上可用的化合物如胡椒基丁醚（piperonyl butoxide, PBO））对抗代谢抗性（metabolic resistance）的潜力。此外，综述讨论了与不同杀虫剂类别抗性相关的常见靶标位点修饰（target-site modifications），并评估了新兴分子方法，包括RNA干扰（RNA interference, RNAi）和CRISPR/Cas基因组编辑（CRISPR/Cas genome editing），作为在抗性监测和管理中具有潜在未来应用的实验工具。通过整合既有和新兴策略，本综述提供了一个全面的框架，以支持可持续害虫管理计划（sustainable pest management programmes）的制定，并确定未来缓解杀虫剂抗性研究的关键方向。
引言（INTRODUCTION）部分指出，害虫管理对保护作物生产力至关重要，但化学杀虫剂的广泛使用导致了抗性进化，主要机制包括靶标位点突变（target-site mutations）和增强的代谢解毒（enhanced metabolic detoxification），后者涉及细胞色素P450单加氧酶（Cyp-450）、羧酸酯酶（CarE）和谷胱甘肽S-转移酶（GST）等酶系统。此外，穿透抗性、行为抗性和隔离抗性也发挥作用。现代策略强调酶抑制剂（如胡椒基丁醚（PBO）、磷酸三苯酯（TPP）、S,S,S-三丁基三硫代磷酸酯（DEF）、马来酸二乙酯（DEM）和维拉帕米（verapamil））以及RNA干扰（RNAi）和CRISPR/Cas基因组编辑等分子工具。本综述旨在整合这些方面，提供统一框架，围绕五个关键点：抗性的生化和分子驱动因素、解毒途径、增效剂效能、靶标位点修饰以及新兴分子方法。
杀虫剂抗性机制（MECHANISMS OF INSECTICIDE RESISTANCE）部分描述抗性源于进化选择压力，促进携带抗性基因的个体存活。主要机制包括代谢抗性（metabolic resistance）、靶标位点抗性（target-site resistance）、穿透抗性（penetration resistance）、行为抗性（behavioural resistance）和隔离抗性（sequestration resistance），以及表观遗传调控（epigenetic regulation）和微生物组介导抗性（microbiome-mediated resistance）。代谢抗性由Cyp-450、CarE和GST介导，靶标位点抗性涉及电压门控钠通道（kdr）突变和乙酰胆碱酯酶（AChE）改变。这些机制常协同作用，增强抗性水平。
昆虫解毒机制（DETOXIFICATION MECHANISMS IN INSECTS）部分详述三阶段系统：Phase I功能化（functionalization）涉及氧化、还原和水解，由Cyp-450、黄素单加氧酶（FMOs）和CarE催化。Cyp-450通过含血红素辅基催化单加氧反应，如CYP6G1过表达增强滴滴涕（DDT）解毒。FMOs依赖黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）催化N-氧化或S-氧化，如SeFMO3解毒杀虫丹。CarE通过Ser-His-Glu三联体水解酯键，如MdαE7代谢氯菊酯。Phase II结合（conjugation）由GST、UDP-葡萄糖醛酸转移酶（UGTs）、磺基转移酶（SULTs）和甲基转移酶（METs）催化。GST利用谷胱甘肽（GSH）形成硫醚键，如GSTe2脱氯化氢DDT。UGTs结合葡萄糖醛酸，如PcUGT203E1解毒阿维菌素。SULTs转移硫酸基，如TcSULT1解毒溴氰菊酯。METs转移甲基，如JHAMT影响保幼激素调节。Phase III运输和排泄（transport and excretion）由ATP结合盒转运蛋白（ABC transporters）介导，通过ATP水解驱动外排，如PxABCG4参与抗性。
酶抑制剂（增效剂）作为克服解毒型抗性策略（ENZYME INHIBITORS (SYNERGISTS) AS A STRATEGY TO OVERCOME DETOXIFICATION-BASED INSECTICIDE RESISTANCE IN INSECTS）部分介绍PBO抑制Cyp-450，通过结合血红素辅基阻断代谢，增强丙氧磷等杀虫剂毒性。TPP抑制CarE，通过磷酰化活性位点丝氨酸，如增强多杀菌素毒性。DEF抑制CarE，通过形成共价磷酰化复合物，如增强残杀威毒性。DEM消耗GSH，间接抑制GST，如增强多杀菌素毒性。维拉帕米抑制ABC转运蛋白，阻断外排，如增强双硫磷毒性。尽管实验室效果显著，但田间应用受限于环境降解、多元抗性机制及监管问题。
靶标位点不敏感性及其在杀虫剂抗性中的作用（TARGET-SITE INSENSITIVITY AND ITS ROLE IN INSECTICIDE RESISTANCE）部分强调靶标位点抗性具有完全性和稳定性，源于基因突变导致结合亲和力下降。电压门控钠通道（VGSC）是拟除虫菊酯和DDT靶标，常见kdr突变如L1014F、M918T，降低敏感性。γ-氨基丁酸受体（GABA）和谷氨酸门控氯离子通道（GluCl）是环二烯类和苯基吡唑类靶标，Rdl基因A302S突变降低狄氏剂和氟虫腈敏感性。胆碱能神经传递中，乙酰胆碱酯酶（AChE）是有机磷和氨基甲酸酯靶标，ace-1基因G119S突变降低抑制；烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）是新烟碱类靶标，β1亚基R81T突变降低结合；α6亚基缺失或突变导致多杀菌素抗性。兰尼碱受体（RyR）是二酰胺类靶标，G4946E和I4790M突变改变结合口袋，导致氯虫苯甲酰胺抗性。章鱼胺受体（Octβ2R）是甲脒类靶标，N87S、Y215H和F290L突变降低阿米曲士敏感性，CRISPR/Cas9验证其功能。
管理靶标位点抗性的当代方法（CONTEMPORARY APPROACHES FOR MANAGING TARGET-SITE RESISTANCE IN INSECTS）部分阐述RNAi通过dsRNA切割产生siRNA，沉默靶基因，如沉默Cyp-450基因恢复敏感性。但存在dsRNA稳定性差、递送效率低和成本高等挑战，在鞘翅目较有效，在鳞翅目和双翅目效果不一。CRISPR/Cas9系统通过sgRNA引导Cas9切割DNA，产生双链断裂，经非同源末端连接（NHEJ）或同源定向修复（HDR）实现基因敲除或敲入，如敲入L1014F突变确认其抗性作用。但实际应用受限于递送、脱靶效应、生态风险和监管障碍。
杀虫剂抗性的表观遗传调控（EPIGENETIC REGULATION OF INSECTICIDE RESISTANCE）部分讨论DNA甲基化（DNMTs催化）、组蛋白修饰（乙酰化/去乙酰化）、非编码RNA（miRNA、lncRNA、circRNA）、染色质重塑和表观转录组学（m6A修饰）。例如，桃蚜酯酶基因E4甲基化状态影响表达；组蛋白乙酰化（H3K27ac）激活CYP6Z6表达；miR-210-5p调控CYP6ER1；circRNA作为miRNA海绵参与抗性；m6A甲基化调控CYP4C64表达。
微生物组介导的杀虫剂抗性（MICROBIOME-MEDIATED INSECTICIDE RESISTANCE）部分介绍共生微生物直接解毒（如伯克霍尔德菌降解杀螟松）或间接调节宿主生理（如调节解毒基因表达、免疫反应和能量代谢），增强抗性。
结论与未来展望（CONCLUSION AND FUTURE PROSPECTS）部分强调抗性仍是全球挑战，需要多组学整合、新型杀虫剂发现、稳定RNAi递送系统、强制性抗性监测及监管框架简化，推动IPM策略。
