大豆卵磷脂对烟粉虱表现出快速接触毒性并伴随结构与分子水平响应

《Insects》:Lecithin Exhibits Rapid Contact Toxicity Against Bemisia tabaci and Is Associated with Structural and Molecular Responses

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年09月08日 来源:Insects 3.0

编辑推荐:

  烟粉虱(Bemisia tabaci)是全球重要作物害虫及病毒传播媒介,对传统杀虫剂广泛耐药。研究人员评估了一种大豆来源卵磷脂(lecithin)制剂的杀虫活性及相关生理响应。研究将叶面接触、干残留接触、人工饲喂和卵生物测定,与RNA测序、非靶向代谢组学、RT

  
烟粉虱(Bemisia tabaci)是全球重要作物害虫及病毒传播媒介,对传统杀虫剂广泛耐药。研究人员评估了一种大豆来源卵磷脂(lecithin)制剂的杀虫活性及相关生理响应。研究将叶面接触、干残留接触、人工饲喂和卵生物测定,与RNA测序、非靶向代谢组学、RT-qPCR、组织学和透射电子显微镜观察相结合。干残留暴露的4 h LC50为1.16 mg mL?1(95%置信区间0.948–1.403 mg mL?1);10 mg mL?1卵磷脂在4 h内造成成虫100%死亡,并将卵孵化率从99.44%降至37.78%。成虫取食含10 mg mL?1卵磷脂的蔗糖饲喂液24 h未检测到死亡。以4 h LC50暴露后,共鉴定135个差异表达基因和599个代谢特征,涉及表皮(cuticle)组织、溶酶体(lysosome)与自噬(autophagy)通路及氨基酸代谢。组织学和透射电子显微镜显示腹部组织排列改变及细胞超微结构变化。上述结果在实验室条件下确立了卵磷脂对烟粉虱成虫和卵阶段的接触相关活性,并揭示相应的结构、转录和代谢响应;导致死亡的确切分子事件及取食暴露的贡献尚待阐明。
研究背景方面,烟粉虱地中海隐种(MED)寄主范围广、繁殖快且可传播多种植物病毒,防治高度依赖化学杀虫剂;长期重复使用已加速抗性演化,田间药效下降。天然产物虽结构多样,但天然来源并不自动等同于高效、专一、环境兼容或低抗性风险。卵磷脂是天然富含磷脂的材料,主要成分常包括磷脂酰胆碱(PC),其两亲性可形成乳液和界面结构,但商品化卵磷脂对烟粉虱的直接杀虫活性与虫体响应机制此前缺乏系统研究。该论文发表在《Insects》。
主要关键技术方法上,研究人员以中国农科院蔬菜花卉研究所提供的烟粉虱MED种群为材料,经mtCOI测序鉴定;采用叶面浸渍、干残留接触、含15%蔗糖的人工饲喂和叶片浸卵生物测定;以4 h LC50浓度开展RNA测序(RNA-seq)、非靶向液相与气相色谱质谱代谢组学、RT-qPCR、苏木精-伊红(H&E)组织学和透射电子显微镜(TEM)观察;统计上使用二项广义线性模型(binomial GLM)和概率回归(probit analysis)。
3.1 卵磷脂表现出浓度依赖的叶面与残留接触毒性。研究人员通过叶面浸渍和Petri皿干残留接触测定发现,24 h叶面死亡率随浓度升高,0.1、1、10 mg mL?1分别为6.0%、37.3%、100%;干残留10 mg mL?1在4 h内致100%死亡,而人工饲喂10 mg mL?1 24 h无死亡。概率回归给出4 h LC50为1.16 mg mL?1,对应名义负载9.12 μg cm?2,说明活性主要依赖接触暴露。
3.2 卵磷脂降低卵孵化率。研究人员将带卵叶片浸入10 mg mL?1卵磷脂,孵化率由水对照99.44%降至37.78%,未孵卵多呈变色;二项GLM显示处理效应极显著,表明卵阶段也受影响,但孵化失败机制未定。
3.3 卵磷脂暴露的转录组响应。以1.16 mg mL?1处理4 h,RNA-seq鉴定62个上调、73个下调基因;层次聚类按处理分组。GO富集含表皮结构组成和自噬,KEGG富集含溶酶体、动物自噬、内质网蛋白加工和寿命调控通路。RT-qPCR验证方向一致;RR-2表皮蛋白基因LOC109040128在1、2、3、4、24 h均显著上调,4 h达峰。
3.4 代谢组学显示广泛处理相关变化。LC-MS与GC-MS的PCA和OPLS-DA均分离处理组与对照组,共513个LC-MS和86个GC-MS差异代谢特征,250个上调、349个下调;KEGG涉及丙氨酸/天冬氨酸/谷氨酸代谢、ABC转运蛋白、氨酰-tRNA生物合成及能量与核苷酸相关通路,提示广泛代谢重编程。
3.5 LOC109040128的时间依赖性表达。该RR-2 cuticular protein基因在暴露后各时间点均高于时间匹配水对照,前3 h增幅温和,4 h最显著,24 h仍显著高于对照,提示表皮系统参与暴露响应,但是补偿、继发或非负特异应力反应尚不能判定。
3.6 组织学与超微结构变化。H&E显示腹部组织松散、局部透明间隙增多;TEM显示细胞质电子密度下降、空泡样结构增多、细胞器轮廓模糊、外缘不规则或局灶不连续,对照则边界连续、胞质均匀、细胞器规整,说明接触暴露伴发细胞与组织稳态受损。
讨论部分总结,研究人员指出卵磷脂对烟粉虱主要表现为接触介导毒性,干残留仍有毒表明不只源于液膜浸泡;其两亲性可能与富脂虫体表面相互作用,但无法仅凭表型与组学断定是原发表皮破坏还是继发应激。人工饲喂无检测死亡不代表排除口服活性,因未定量摄入与理化分散状态。卵活性可能来自卵表作用、卵壳透性改变或胚胎发育受阻。组学与显微结果属假设生成,单浓度单时点限制适应性与病理性判断;未来需RNA干扰、透性/失水测定、组分解析、田间稳定性与传毒影响及非靶标安全评价。
结论部分翻译如下:卵磷脂对烟粉虱成虫表现出浓度依赖的接触毒性,4 h LC50为1.16 mg mL?1,并在实验室条件下显著降低卵孵化率,而在所测条件下未检测到口服毒性。暴露伴随表皮紊乱、超微结构细胞损伤,以及自噬、溶酶体和表皮相关通路为主的广泛转录与代谢应激响应。这些结果将该卵磷脂制剂确定为该测定体系中的接触活性磷脂制剂;然而现有数据未确立直接分子靶点,也未支持单一物理作用机制。所获组学变化用于产生假设,需功能验证以区分适应性响应与因果机制。未来研究应关注制剂稳定性、田间定量暴露评估和非靶标生物安全性,以全面评价卵磷脂作为可持续害虫管理工具的实用潜力。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号