新疆马铃薯甲虫对噻虫嗪的抗性监测及其细胞色素P450基因表达分析

[目的]以世界性害虫马铃薯甲虫(Leptinotarsa decemlineata)为研究对象,筛选其参与噻虫嗪解毒的细胞色素P450主效基因.[方法]于2018、2019年利用点滴法监测新疆察布查尔县、伊宁县、塔城市、乌鲁木齐市和吉木萨尔县11个马铃薯甲虫田间种群对噻虫嗪的抗性水平,并测定分析噻虫嗪LD50处理72 h后成虫中3种主要解毒酶细胞色素P450酶(P450)、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和酯酶(EST)的活性变化.利用Illumina HiSeq TM 2500高通量测序技术进行转录组测序,获得抗性和敏感种群之间的差异表达基因(DEG),运用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术验证3个P450基因并分析6个P450基因(CYP4C1、CYP9e2、CYP305a1、CYP9Z25、CYP9Ya和CYP9Yc)在不同种群及噻虫嗪处理后的表达情况.[结果]抗性监测发现,2018年的YN1、URMQ1、TC和QPQL1以及2019年的YN2和JMS种群成虫对噻虫嗪抗性倍数(RR)分别达到5.99、8.81、10.86和20.33倍和11.82、14.05倍,为低至中水平抗性.解毒酶活性测定结果表明,2个敏感种群URMQ2、URMQ3以及2个抗性种群YN2、JMS成虫分别经噻虫嗪LD50处理72 h后其P450活性均显著增加,分别为对照的1.76、2.75、1.91和1.66倍.另外,URMQ3种群的GST(CDNB和DCNB为底物)及URMQ2、YN2种群的EST活性显著升高,分别为对照的1.19、2.10倍和1.35、1.91倍.转录组分析表明,通过合并组装分别获得噻虫嗪敏感和抗性种群样品56872051和62249136个原始序列数据以及55903706和61082076个过滤后的序列数据,过滤后的序列长度分别为8.39和9.16 G,碱基错误率均为0.03％.抗性种群中差异表达的P450基因13个,其中2个基因显著上调.3个上调的P450基因CYP4C1、CYP9e2和CYP305a1的qRT-PCR检测结果与转录组测序结果基本一致,qRT-PCR分析还发现CYP9Ya、CYP9Yc、CYP4C1、CYP305a1和CYP9Z25在抗性种群成虫中表达量显著增加,噻虫嗪LD50处理均可引起URMQ2种群4龄幼虫和成虫CYP9Ya、CYP9Yc表达量显著上调.相关性分析发现成虫对噻虫嗪的抗性水平与CYP9Ya表达量呈显著正相关.[结论]CYP9Ya可能在马铃薯甲虫中对噻虫嗪具有重要的解毒作用,其他基因的作用也不能排除.