斜纹夜蛾(Spodoptera exigua (Hübner))是一种全球性的破坏性多食性害虫,对包括棉花、番茄、卷心菜和菊花在内的多种重要经济作物造成严重损害(Che et al., 2013; Zuo et al., 2021)。化学防治一直是管理该害虫的主要策略。拟除虫菊酯类杀虫剂以其高效、广谱、对哺乳动物低毒性和环境可生物降解性而闻名,已在农业实践中得到广泛使用(Sparks et al., 2020; Zuo et al., 2022)。拟除虫菊酯干扰昆虫神经膜上的电压门控钠通道(VGSCs)。这种干扰延长了通道的开放时间并损害了神经信号传输,导致死亡(Soderlund and Bloomquist, 1990)。然而,拟除虫菊酯的 intensive 应用对S. exigua产生了强烈的选择压力,加速了抗药性的进化(Tian et al., 2018; Zuo et al., 2022)。根据节肢动物农药抗性数据库(Whalon et al., 2016),截至 2026 年 4 月,S. exigua已对至少四种拟除虫菊酯产生了抗药性,威胁着可持续的害虫控制和粮食安全。田间监测数据显示,中国多个地区的S. exigua种群中存在令人担忧的高抗药性水平(Che et al., 2013; Zuo et al., 2025; Shi et al., 2025)。
拟除虫菊酯抗性主要由两种核心机制介导:靶标位点不敏感和代谢解毒增强(Dong et al., 2014)。对于S. exigua的拟除虫菊酯抗性,靶标位点突变(例如电压门控钠通道中的 L1014F,即 kdr 突变)和代谢抗性(主要由 P450 的过表达或功能突变驱动)已被确定为S. exigua拟除虫菊酯抗性的两个关键机制(Zuo et al., 2022; Shi et al., 2025; Zuo et al., 2025)。在两个关键决定机制中,S. exigua中的 L1014F 突变导致了对拟除虫菊酯 4.23- 至 10.17 倍的抗性(Zuo et al., 2025)。突变(V40L/Q160H/T208A)和CYP9A9a的过表达,协同增强了拟除虫菊酯的代谢效率,是S. exigua拟除虫菊酯抗性的关键决定因素(Zuo et al., 2025; Shi et al., 2025)。此外,代谢抗性(由CYP9A9a介导)和靶标位点抗性(L1014F 突变)之间的协同作用进一步放大了抗性表型,导致抗性水平远超单一机制的累加效果(Zuo et al., 2025)。
及时准确的抗性监测是合理应用杀虫剂、精准害虫管理和有效延缓抗药性进化的前提。高效的抗性监测对于优化害虫管理和延缓抗药性进化至关重要。然而,传统生物测定需要大量样本和较长的周转时间,限制了其在大规模、高频抗性等位基因监测中的适用性(Kim et al., 2021)。靶向遗传标记的分子诊断提供了一种更快、灵敏度更高的互补方法,以支持抗性监测和机制解析(Kim et al., 2021)。特别是,稳定和可遗传的插入缺失(indel)多态性已被成功利用,例如用于检测S. exigua中双酰胺抗性的环介导等温扩增(LAMP)(Kim et al., 2021)。
在本研究中,我们鉴定了拟除虫菊酯抗性S. exigua中CYP9A9a基因第一个内含子内稳定的 55 个碱基对(bp)插入,该插入与CYP9A9a的功能抗性突变及拟除虫菊酯抗性表型紧密遗传连锁。这一内含子 indel 作为遗传稳定的标记,与抗性单倍型上的功能抗性赋予编码突变(V40L/Q160H/T208A)紧密共分离,因此在田间采集的种群中与拟除虫菊酯抗性表型表现出一致的连锁性。值得注意的是,本研究优先选择此 55-bp indel 标记而非 well-documented 的编码区点突变来开发分子检测。由于CYP9A9a及其旁系同源基因之间的序列相似度极高,针对单核苷酸变异(SNV)检测设计的引物和探针极易受到非特异性交叉扩增的影响,导致检测特异性和重复性受损。相比之下,大的 55-bp indel 在抗性和敏感等位基因之间创造了明显且稳定的序列差异,这大大简化了高特异性引物和探针的设计。这种靶向 indel 的策略有效减轻了旁系同源基因的干扰,确保了田间样本的可靠检测性能。通过靶向这一可靠的抗性相关 indel 标记,我们成功开发并优化了常规 PCR 检测以及快速重组酶聚合酶扩增 - 侧向流试纸(RPA-LFD)检测系统。建立的分子检测补充了耗时且劳动密集的传统生物测定,实现了抗性相关基因型的高通量实验室验证和现场快速检测。本研究为拟除虫菊酯抗性的动态监测、合理化学防治以及S. exigua田间种群的可持续管理提供了实用的分子工具和技术支持。