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表达谱测序初步揭示锈赤扁谷盗磷化氢抗性形成的潜在分子机制

发布时间 :2021-12-20文字 :杨浥浏览量 :

 

   

    

20219月,南京财经大学食品科学与工程学院储粮害虫绿色防控团队在国际著名昆虫学期刊Journal of Economic Entomology上以研究论文发表了题为“RNA-seq Analysis Reveals Mitochondrial and Cuticular Protein Genes Are Associated with Phosphine Resistance in the Rusty Grain Beetle (Coleoptera:Laemophloeidae)”的研究成果。南京财经大学唐培安教授为本文通讯作者,陈二虎博士为第一作者。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、江苏省六大高峰人才等项目的资助。


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锈赤扁谷盗Cryptolestes ferrugineus是世界范围内发生最普遍、危害最严重的储粮害虫之一,在农产品储运过程中一旦局部发生便会造成严重经济损失。磷化氢是国际上应用最广泛的储粮害虫熏蒸剂。由于储粮产业长期对磷化氢的过度依赖,导致赤拟谷盗 、谷蠹 、米象等多种害虫对磷化氢产生了不同程度的抗性,其中尤以锈赤扁谷盗的抗性问题最为突出。因此,开展磷化氢抗性机制研究,进而避免和延缓磷化氢抗性的发展,已经成为世界各国粮食储藏领域的焦点问题。然而,锈赤扁谷盗磷化氢抗性分子机理研究却十分滞后,至今尚无明确结论。

本研究在我国主要储粮生态区采集不同地理种群锈赤扁谷盗,并在实验室相同条件下分别连续培养20代以上。经磷化氢敏感性测定,并参照联合国粮农组织推荐的锈赤扁谷盗磷化氢敏感基线(LC50 = 0.011 mg/L),获得锈赤扁谷盗敏感(抗性倍数 7.18)和抗性种群(抗性倍数 1906.82)。利用高通量表达谱测序和定量PCR方法发现众多基因在害虫磷化氢抗性和敏感种群间显著差异表达。进一步深入分析推测得出,锈赤扁谷盗可通过线粒体基因的下调和表皮蛋白基因的上调,从而分别导致昆虫呼吸速率和表皮通透性的降低,这些变化可能会大量减少磷化氢进入害虫体内,进而使昆虫对磷化氢产生较高抗性。本研究结果将深化和拓展对昆虫磷化氢抗性形成分子机制的认识,为储粮害虫磷化氢抗性治理提供新的思路和理论支撑。

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原文链接:https://doi.org/10.1093/jee/toaa273