西花蓟马是世界范围内严重危害园林作物的杂食性害虫，不仅通过吸食植物细胞直接为害，也可做为植物病毒载体间接为害。目前，国际上对西花蓟马防控主要使用化学杀虫剂，包括阿维菌素类杀虫剂。虽然其施用历史较短，但西花蓟马对这类杀虫剂包括甲氨基阿维菌素苯甲酸盐（甲维盐）已经产生了抗药性，已有研究表明，解毒代谢酶CYP450与靶标基因谷氨酸门控氯离子通道（Glutamate-gated chloride channel，GluCl）氨基酸编码序列突变为昆虫产生对阿维菌素类杀虫剂抗药性的主要原因。
近日，国际经典昆虫学著名期刊Pest Management Science线上正式发表了题为“Overexpression of glutamate-gated chloride channel in the integument is mainly responsible for emamectin benzoate resistance in the western flower thrips Frankliniella occidentalis”的研究论文。
该研究首次报道了西花蓟马对甲维盐的触杀特异抗药性，抗药性品系EB-R的触杀中等致死浓度（LC50）是敏感品系RDA的356倍，而胃毒法处理后，二者LC50差异仅为4倍。杀虫剂交叉抗药性研究显示，EB-R品系对阿维菌素和伊维菌素存在触杀特异性交叉抗药性，对乙基多杀菌素spinetoram和氟丙菊酯acrinathrin则没有交叉抗药性。毒理协同实验显示，CYP450解毒酶参与抗药性的产生并鉴定出3个Cyp450在EB-R中比RDA中显著高表达，但并非其主要分子机理。研究靶标基因发现，在西花蓟马中除了与棕榈蓟马TpGluCls高度同源的FoGluCla/b之外，还发现与已知的昆虫GluCl亲缘关系较远的FoGluClc。
图1.配体门控离子通道的系统生物学研究，包括27个昆虫GluCl，2个GABA receptors，2个细菌源离子通道以及2个昆虫乙酰胆碱受体
FoGluCla/b的表达量在RDA及EB-R中无显著差异，氨基酸编码序列也没有突变；而FoGluClc在EB-R品系中，表达量显著高于RDA品系，并且该基因在两个品系间胸腹部残骸的表达量差异（31倍）远大于头部表达量的差异（3.8倍）。另外两个品系间该基因的氨基酸编码序列虽然产生了四个氨基酸替换，但回交实验证明这些氨基酸替换与抗药性没有很强的关联性；进一步研究该基因分子生物学特性发现其拷贝数在EB-R品系中也是RDA品系中的两倍，FoGluClc的复制对抗药性的产生也可能起到了一定程度的作用。
图2.RDA与EB-R品系中FoGluClc的相对表达量及拷贝数差异
原位杂交（In situ hybridization）实验也印证了FoGluClc不同于FoGluCla/b这类典型的主要在中央神经系统表达的GluCl，其主要在表皮表达，从而特异性结合甲维盐，形成杀虫剂进入昆虫体内的屏障，从而介导了触杀特异性的甲维盐抗药性（图3）。
图3. 西花蓟马中GluClc基因原位杂交结果, (a-d)为全身，(e-h)为部分头胸部，(i-l)为表皮部分
原位杂交（In situ hybridization）实验也印证了FoGluClc不同于FoGluCla/b这类典型的主要在中央神经系统表达的GluCl，其在表皮高表达，从而特异性结合甲维盐，形成杀虫剂进入昆虫体内的屏障，介导了触杀特异性的甲维盐抗药性（图3），这也是目前第一次报道昆虫表皮GluCl介入的甲维盐抗药性。
内蒙古农业大学林学院森林保护系青年教师高岳为本论文第一作者，韩国首尔大学的Si Hyeock Lee教授为论文通讯作者。
原文链接：https://doi.org/10.1002/ps.7032
Yue Gao, Kyungjae Andrew Yoon, Jong Hyeok Lee, Ju Hyeon Kim and Si Hyeock Lee. (2022) Overexpression of mutated glutamate-gated chloride channel in the integument is mainly responsible for emamectin benzoate resistance in the western flower thrips Frankliniella occidentalis. Pest Management Science, vol78, issue 10, 4140-4150.
