Trends in Biotechnology |张友军院士团队揭示烟粉虱抗药性驱动种群替代机制并提出RNAi绿色防控策略

       近日，我所张友军院士团队联合国内外多家科研机构，在国际著名期刊Trends in Biotechnology（IF=16.6）发表了题为“Resistance fuels biological invasions while offering new avenues for RNAi-based pest management”的研究论文。该研究基于长达20年的全国烟粉虱种群动态监测数据，发现杀虫剂抗药性在烟粉虱种群替代中起着关键作用，系统解析了细胞色素P450基因CYP6CX3介导吡虫啉抗药性的分子机制，并探索以该基因为靶标的RNA干扰（RNAi）防控策略，为烟粉虱抗药性治理与绿色防控提供了新思路。

       烟粉虱（Bemisia tabaci）是一种全球重大农业入侵害虫，被冠名为“超级害虫”，对农作物的安全生产构成严重威胁。其中，B型烟粉虱（MEAM1）和Q型烟粉虱（MED）是全球入侵性最强、危害性最重的两个隐种。然而，杀虫剂抗性如何影响不同烟粉虱隐种之间的竞争取代，以及如何利用抗药性机制开发绿色防控技术，仍是待解决的科学问题。

       研究人员对2003-2023年全国烟粉虱种群长期监测数据进行分析，系统分析了烟粉虱入侵种群演替规律。研究发现我国田间烟粉虱优势种群由B型转向Q型。进一步对B型和Q型烟粉虱进行生物测定与解毒酶活性分析，结果表明Q型烟粉虱对吡虫啉的抗药性更强，且细胞色素P450解毒代谢酶活性与吡虫啉抗药性水平显著相关。这些结果表明，杀虫剂抗药性差异与B、Q烟粉虱种群替代之间的密切联系。在此基础上，通过对P450家族基因进行系统筛选和功能分析，鉴定出关键吡虫啉抗药性基因CYP6CX3，且证实该基因过量表达及F222L、F226I氨基酸突变协同增强了Q型烟粉虱对吡虫啉的抗药性。为进一步阐明CYP6CX3基因过量表达的调控机制，研究团队通过启动子活性分析、蛋白互作、磷酸化检测等实验，解析了MAPK-USP信号通路调控CYP6CX3基因过量表达的分子调控机制，从信号转导、转录调控到解毒代谢三个层面，系统阐明了Q型烟粉虱吡虫啉代谢抗性的形成机制，为筛选抗药性干预靶标提供了依据。在此基础上，研究人员构建了靶向CYP6CX3的喷施诱导基因沉默（spray-induced gene silencing, SIGS）技术体系。室内及温室试验表明，喷施dsCYP6CX3能够降低CYP6CX3基因表达水平，并显著增加烟粉虱对吡虫啉的敏感性，同时显著减轻煤污病危害，展现出在烟粉虱抗药性治理与绿色防控方面的良好应用潜力。此外，研究团队通过生物信息学分析及非靶标生物室内试验，对靶向CYP6CX3的dsRNA进行了初步生态安全性评价，为后续开展环境风险评估和技术优化提供了实验依据。

图1. 2003-2023年B型和Q型烟粉虱生物型的入侵动态监测及代谢抗性机制比较。

       该研究将长期田间烟粉虱种群监测、抗药性分子机制解析与RNAi防控技术相结合，揭示了杀虫剂抗药性驱动烟粉虱种群替代的分子机制，并将害虫抗药性机制转化为RNAi防控的新靶标，为延缓害虫抗药性发展、提升传统杀虫剂防治效果及开发新型RNAi生物农药提供了重要理论依据和技术支撑，也为农业入侵害虫的绿色可持续治理开辟了新路径。

图2. 基于CYP6CX3抗药性机制的SIGS烟粉虱防控策略。

       中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士后何超、梁金金，博士生张蓉、中国林业科学研究院林业研究所曹佩博士以及湖南人文科技学院郑慧新博士为论文共同第一作者。英国埃克塞特大学Chris Bass教授、中国农业科学院蔬菜花卉研究所杨鑫研究员、美国伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校周序国教授及中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军院士为论文共同通讯作者。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家现代农业产业技术体系及中国农业科学院科技创新工程等项目的资助。

原文链接：https://www.cell.com/trends/biotechnology/fulltext/S0167-7799(26)00434-8