昆虫鱼尼丁受体结构功能及抗性机制研究进展

双酰胺类杀虫剂可用于控制包括鳞翅目、鞘翅目等在内的多种重要农业害虫,作用机制新颖且对非靶标生物安全低毒,已成为目前全世界销量最高的杀虫剂品种之一。近期在抗性昆虫种群里发现的突变大幅降低了其效能,对各国的农业生产造成了巨大的经济损失。双酰胺类杀虫剂的分子靶标鱼尼丁受体作为近年来最受关注的新型热点靶标被广泛研究。本文总结了昆虫鱼尼丁受体结构和功能研究方面的最新发现,包括1)双酰胺类杀虫剂在昆虫鱼尼丁受体上的结合位点和作用方式;2)抗性突变对靶标结构功能的影响;3)双酰胺类杀虫剂结合位点以外的潜在新作用位点;4)传统和新作用位点在靶标和非靶标生物鱼尼丁受体上的结构差异,并对基于鱼尼丁受体结构的新一代绿色杀虫剂设计开发进行了展望。     

以昆虫鱼尼丁受体为靶标的化合物活性筛选方法研究进展

昆虫鱼尼丁受体(ryanodine receptor,RyR)是目前新型杀虫剂创制中备受关注的靶标之一。在以RyR为靶标的杀虫剂氟虫酰胺和氯虫酰胺商品化后,大量基于该靶标的新型化合物被设计并合成出来。为加速研发和快速准确筛选以昆虫RyR为靶标的药剂,主要以氟虫酰胺和氯虫酰胺的活性筛选研究为例,对作用于RyR化合物的各种活体筛选方法和离体筛选方法进行了综述。其中活体筛选方法主要包括:点滴法、浸叶法、浸卵法、浸虫法、注射法和喷雾法;离体筛选方法主要包括MTT法、膜片钳技术、荧光技术、膜片钳技术与荧光技术结合以及计算机模拟筛选。通过对各种方法的分析比较,认为离体筛选方法快速、准确,在新型RyR杀虫剂活性的筛选研究中将进一步得到应用。     

昆虫对双酰胺类杀虫剂抗性机制研究进展

双酰胺类杀虫剂是以昆虫鱼尼丁受体为作用靶标的新型杀虫剂,由于其作用机制独特,对多种鳞翅目害虫具有良好的防治效果而得到广泛应用。但已经有多种害虫的田间种群对该类药剂产生了抗性,甚至导致田间防治失败。本文在综述昆虫对双酰胺类杀虫剂抗性现状的基础上,重点总结了抗性机制方面的最新研究进展,并对今后的研究方向进行了展望,以期为进一步深入研究双酰胺类杀虫剂的抗性机制提供借鉴。     

草地贪夜蛾鱼尼丁受体与双酰胺类杀虫剂的结合模式及抗性风险分析

为研究草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda(以下简称FAW)对双酰胺类杀虫剂的抗性机制,根据FAW鱼尼丁受体(ranodine receptor,RyR)跨膜区域的氨基酸序列,通过同源建模的方法构建其三维结构;通过对比FAW与小菜蛾Plutella xylostella(以下简称DBM)RyR跨膜区域的...     

杀虫剂分子靶标烟碱型乙酰胆碱受体研究进展

昆虫烟碱型乙酰胆碱受体(nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs)广泛分布于昆虫中枢神经系统,是杀虫剂作用的主要靶标。目前昆虫中该受体的天然亚基组成尚不完全明确。果蝇的任意α亚基与脊椎动物的一个β亚基共表达是目前最好的异源表达模型,但仍然急需新的研究工具,研究表明一些与受体相关的蛋白质影响着表达。胞内磷酸化的调节作用为今后受体药理学特性的研究提供了新方向。受体亚基上一些关键氨基酸在新烟碱杀虫剂对受体的选择作用中起重要作用。在对吡虫啉抗性的褐飞虱种群中找到了与抗性相关的突变位点,这为新烟碱类杀虫剂靶标不敏感性研究提供了直接证据。对昆虫烟碱型乙酰胆碱受体的分子多样性、功能表达、胞内调节机制、受体与杀虫剂的选择作用及其抗性分子机理等的研究进展进行了综述。     

昆虫γ-氨基丁酸受体竞争性拮抗剂的研究进展

γ-氨基丁酸（GABA）受体（GABAR）是杀虫剂的重要作用靶标之一,目前已商品化的作用于GABA受体的杀虫剂均属于该受体的非竞争性拮抗剂（NCAs）。研究表明,GABA受体竞争性拮抗剂（CAs）的结合位点与作用机制有别于非竞争性拮抗剂,但二者具有相似的功能,均有杀虫活性。因此,GABA受体竞争性拮抗剂也具有开发成杀虫剂的潜力,但目前竞争性拮抗剂类杀虫剂还处于研究阶段。本文对近十年来昆虫GABA受体竞争性拮抗剂的相关研究进行综述,希望引起农药研究者的关注。     

氟虫双酰胺与甲维盐混配防治稻纵卷叶螟试验

稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medindis（Guenee）是水稻的重要害虫之一,危害严重。氟虫双酰胺是日本株式会社生产的用于防治鳞翅目害虫的药剂,它作用于昆虫鱼尼丁受体（RYR）,激活害虫鱼尼丁受体长期开放,造成无限期钙离子释放,导致钙库衰竭,肌肉无法收缩,麻痹,瘫痪,直至死亡。甲维盐作用机制不同,也是目前防治水稻稻纵卷叶螟的主要药剂,为了合理使用好这两种杀虫剂,我们进行了出两种药剂的最佳配比筛选试验,现将结果报道如下：     

氟啶虫酰胺作用靶标—内向整流钾离子通道研究进展

氟啶虫酰胺是一种高选择性杀虫剂,主要用于防治刺吸式口器害虫。有关该杀虫剂的分子靶标长期未知。近年来随着研究的逐渐深入,相关作用靶标已逐步得到明确。早期研究表明,氟啶虫酰胺通过抑制剌吸式口器害虫的取食,造成害虫因饥饿而死亡;最新研究发现,其作用靶标是内向整流钾离子(Kir)通道,纳摩尔浓度级的氟啶虫酰胺即可阻断褐飞虱的Kir通道。氟啶虫酰胺通过抑制昆虫Kir通道,干扰昆虫细胞的离子稳态与平衡电位,尤其是破坏马氏管与唾液腺的正常分泌功能,从而影响昆虫的取食与排泄过程,最终导致害虫死亡。文章对氟啶虫酰胺的作用靶标、作用机制及应用等方面的研究进展进行了综述,总结分析了昆虫Kir通道的结构及其所参与的生理功能,分析了氟啶虫酰胺通过抑制该离子通道致使害虫死亡的具体作用机制,并介绍了针对靶向Kir通道药物的高通量筛选方法与研究进展,可为杀虫剂新靶标挖掘与靶向此类新靶标药剂的创制提供研究思路。     

氯虫苯甲酰胺对小菜蛾鱼尼丁受体基因mRNA表达量的影响

采用实时荧光定量PCR研究比较了氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和溴虫腈对小菜蛾鱼尼丁受体基因mRNA表达量的影响,研究分析了低剂量氯虫苯甲酰胺连续处理和间断处理对小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量的影响,以及对氯虫苯甲酰胺产生抗性的小菜蛾与敏感小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量的差异。结果表明:氯虫苯甲酰胺可提高小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量,而甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和溴虫腈对其表达量均无影响;0.05和0.01 mg/L的氯虫苯甲酰胺均可使小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量增加;对氯虫苯甲酰胺产生抗性的小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量是敏感小菜蛾的5.79倍。研究结果有助于阐明氯虫苯甲酰胺的作用机理,并可能为筛选作用于鱼尼丁受体的新化合物提供参考。     

新型广谱、安全的鱼尼丁受体杀虫剂

近期日本农药公司、拜尔公司和杜邦公司的科研人员宣布已经发现两类广谱的杀虫剂。此两类杀虫剂分属邻苯二甲酰胺类（Phthalic acid diamides）和邻甲酰氨基苯甲酰胺类（anthranilic diainides），是首次发现作用于靶标鱼尼丁受体（ryanodine receptor）的合成杀虫剂，是继双酰肼类之后又一重大发现。该发现将有利于有关抗性问题的解决，是选择性差、对人体健康有害的、     

Anthranilic diamides: A new class of insecticides with a novel mode of action, ryanodine receptor activation

Development of insecticides with unique modes of action is necessary to combat widespread insecticide resistance. A new class of insecticides has been discovered, the anthranilic diamides, that provides exceptional control through action on a novel target, the ryanodine receptor. Anthranilic diamides potently activate this receptor, releasing stored calcium from the sarcoendoplasmic reticulum causing impaired regulation of muscle contraction. Expression of a recombinant Drosophila ryanodine receptor in a lepidopteran cell line confers sensitivity to anthranilic diamides similar to that observed with native receptors. Ligand-binding studies with radiolabeled ryanodine and radiolabeled anthranilic diamide in Periplaneta americana reveal a single, saturable binding site for this chemistry distinct from that of ryanodine. Further, calcium mobilization studies using mammalian cell lines indicate anthranilic diamides exhibit >500-fold differential selectivity toward insect, over mammalian, receptors. Consequently, anthranilic diamides offer a novel pharmacological tool for calcium signaling research in addition to a unique alternative to existing pest-management strategies.     

抑制性谷氨酸受体(IGluRs)通道及其相关杀虫剂的作用

抑制性谷氨酸受体(IGluRs)属于半胱氨酸环配体门控离子通道超家族,主要介导神经和肌肉细胞中抑制性的神经传递,目前仅在无脊椎动物中发现,在脊椎动物中尚未发现,因此是高选择性杀虫剂的理想靶标。IGluRs主要分布在无脊椎动物的神经和肌肉组织中,对控制吞咽、运动、感知和保幼激素的生物合成等可能起关键作用。人们对IGluRs的了解大多来自于对线虫和模式昆虫的研究,目前在线虫中共发现了4种α亚基和1种β亚基,是否有一种新的亚基类型如γ亚基尚不确定,从昆虫体内仅克隆了α亚基。就生理功能和药理特性而言,IGluRs与γ-氨基丁酸(GABA)受体最为类似,但其氨基酸序列却与甘氨酸受体相似性最高。作用于IGluRs的杀虫剂包括阿维菌素/美倍霉素类、苯基吡唑类杀虫剂氟虫腈以及吲哚二萜类化合物Nodulisporic acid等。对IGluRs的生理功能、分子特性、药理性质及相关杀虫剂的作用机理等的研究进展进行了综述。     

应用昆虫毒素基因构建重组病毒杀虫剂研究进展

由于基因工程技术的发展和安全性研究的深入,以重组杆状病毒为主的重组昆虫病毒杀虫剂的应用正面临着突破。文章综述了通过插入昆虫专一性毒素基因构建重组昆虫病毒杀虫剂的技术路线,展望重组病毒杀虫剂的发展趋势。     

双酰胺类农药生物活性、生态毒性及残留行为研究进展

双酰胺类农药是继新烟碱类农药之后备受关注的一类杀虫剂，作用靶标为鱼尼丁受体和γ-氨基丁酸受体，对鳞翅目害虫的防治效果优异。随着双酰胺类农药的广泛应用，其对非靶标生物和水生生态环境产生了潜在威胁，且靶标害虫的抗药性问题也日益凸显。本文综合国内外研究进展，从生物活性、生态毒性、分析方法、环境行为和风险评估5个方面对双酰胺类农药的研究进行了综述，对后续研究方向进行了展望，可为该类农药的精准应用、风险规避和有效管理提供科学参考。     

新烟碱类杀虫剂选择作用的分子机理

新烟碱类是一类重要的新颖杀虫剂,其发现是近20年来杀虫剂研究的一个里程碑。烟碱类和新烟碱类杀虫剂虽然都是作为后突触烟碱乙酰胆碱受体(nAChRs)的激动剂作用于昆虫的神经系统,但由于作用方式不同,新烟碱类杀虫剂对昆虫表现出选择性毒性。根据烟碱类和新烟碱类杀虫剂结构与活性的关系、分子特性以及它们与nAChR的结合部位和亚部位的选择性阐释了新烟碱类杀虫剂选择作用的分子机理。     

Prospects for the development of a genetically engineered baculovirus insecticide

Baculoviruses are insect-specific pathogens which have been employed for the natural control of insect pests for many years. They present an alternative to the use of chemical agents for crop protection. Their restricted host range enables particular pest species to be targeted, and this prevents any loss of beneficial insects from a treated area. However, their large-scale development as insect control agents has been limited because they take longer to kill the host following infection than rapidly-acting chemical insecticides. The aim of genetic modification of baculoviruses is to increase their speed of action, while preserving their beneficial characteristics, so creating a fast-acting, environmentally friendly insecticide. The prospects for achieving this are discussed in this paper, with consideration of scientific progress and the influence of economic and legislative factors.