GABA量变导致朱砂叶螨对阿维菌素抗性机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31272059
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

Our previous research found that compared to the susceptible strain (SS), the avermectin-resistant strain (AR) of Tetranychus cinnabarinus showed significantly higher intrinsic GABA level, however the underlying mechanism is not clear. The cellular GABA level reflects a dynamic balance between synthesis and catabolism, which determined respectively by the glutamate decarboxylase (GAD) and GABA transaminase (GABA-T); furthermore, physiological GABA level could be fed back and regulate the GABA accumulation through inhibiting the activity of GAD, which were well documented in other animals. In this study, firstly, the GAD and GABA-T would be isolated from SS and AR, respectively, and their activity and kinetics would also be compared. Secondly, the cDNA full length of differently expressed genes such as GAD, GABA-T and GABA receptor, which is related to GABAergic system would be cloned with RNA-Seq (Quantification), RT-PCR and RACE methods, changes of the mRNA expression of these genes in different strains, and with/without avermectin treated would be analyzed using real-time qPCR method. Thirdly, the GAD, GABA-T and GABA receptor genes would be expressed in constructed E. coli or other vectors, the recombinant proteins' enzymatic characteristics and capability of catalyzing the synthesis and catabolism for GABA would be confirmed as well as the ion channel's properties. Fourthly, the cDNA sequences of these three genes would be compared between the SS and AR strains for identifying the possible point mutation related to AVM resistance. Finally, the information about increase of GABA level, dynamic changes of enzymatic activities for GAD and GABA-T, expression changes of GABA receptor and the AVM resistance would be integrated and their correlativities would be analyzed. The new mechanisms about higher GABA level resulted in AVM resistance in T. cinnabarinus would be clarified from physiological, biochemical and molecular levels. The results would raise and elucidate a novel mechanism about AVM-resistance in T. cinnabarinus theoretically, perfect and establish the molecular markers for AVM-resistance detection from practice, also provide new ideas possibly for design special insecticide and acaricide with targets were the components of GABAergic system, which would promote the ability for pesticide creation from molecular design and headstream innovation.
我们研究发现GABA升高可以导致朱砂叶螨对阿维菌素(AVM)产生抗性,但相关的机制却不清楚。本项目拟通过分析谷氨酸脱羧酶(GAD)和GABA转氨酶(GABA-T)活性动态在敏感、抗性中的差异以及这种差异与GABA变化的相关性,明确GABA升高的生理生化机制;RNA-Seq结合RACE技术获得与GABA系统有关的差异表达基因cDNA全长,实时定量PCR技术解析受AVM胁迫前后相关基因mRNA在不同品系中的表达变化,异源表达GAD及GABA受体等基因并进行功能验证,阐明GABA升高导致对AVM抗性的分子机理。研究结果在理论上可能提出并阐明一种朱砂叶螨对AVM抗性的新机制,在实践上不仅可完善并建立AVM抗性检测分子标记,还可能为以节肢动物神经GABA能系统成分(GAD、GABA-T和GABA受体等)为作用靶标设计特定的杀虫、杀螨剂提供新的思路,促进我国农药创制分子设计和源头创新的能力和水平。

结项摘要

阿维菌素类药剂(AVM)是一种具有良好活性的杀虫、杀螨和杀线虫剂,目前被广泛用于农业害虫以及卫生害虫的防治。本项目以阐明朱砂叶螨阿维菌素抗性品系中GABA含量上升机理,研究GABA含量上升对朱砂叶螨化学及生物防治效果的影响为目的,取得了以下几方面的研究结果:. 酶活性测定结果表明阿维菌素抗性品系(AbR)中GABA-T活性显著低于敏感品系(SS),而GAD活性无显著差异。荧光定量PCR(qPCR)结果显示2条GAD基因的表达在SS和AbR品系中无显著差异,而GABA-T基因在AbR品系中显著下调。以上基因表达研究结果与已有的酶活测定结果一致,表明朱砂叶螨AbR品系中GABA含量高于SS品系的分子机制是GABA-T基因表达下调。. 氨己烯酸(Vigabatrin)在活体条件下可以抑制GABA-T的活性,高效液相色谱测定结果显示Vigabatrin处理后4h GABA含量显著升高,8h时降低;而AVM处理后4h、8h朱砂叶螨GABA含量均显著高于对照,表明AVM可以刺激朱砂叶螨GABA的释放,且作用时间长于Vigabatrin。毒力测定结果显示经Vigabatrin预处理后敏感个体对AVM的耐药性提高4.1倍,进一步说明高含量的GABA可以降低AVM的杀螨效果。. 通过饲喂GABA-T基因dsRNA的RNAi法提高朱砂叶螨内源GABA含量,结果显示,饲喂GABA-T基因 dsRNA后其mRNA表达下调33%,GABA含量显著增加,朱砂叶螨爬行速度显著减慢。用阿维菌素LC30、LC50分别处理取食GABA-T-dsRNA的敏感个体,死亡率分别减少12%和18%(与对照相比)。说明通过RNAi的方法提高朱砂叶螨GABA含量后,增加了朱砂叶螨对AVM的忍耐力。. 利用喷施GABA溶液的方法外源增加朱砂叶螨GABA含量后,朱砂叶螨在一定的浓度和时间范围内死亡率下降,对AVM的忍耐力显著增加。. GABA是一种抑制性神经递质,GABA含量上升导致叶螨的爬行速度变慢,进一步的研究中发现GABA含量会导致叶螨更容易被捕食螨捕获。这些研究结果同样也在朱砂叶螨野外品系中被验证。通过该项目的研究,证明了GABA可以调节化学防治和生物防治的效果。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Identification of Differentially Expressed microRNAs between the Fenpropathrin Resistant and Susceptible Strains in Tetranychus cinnabarinus.
朱砂叶螨抗甲氰菊酯与敏感菌株差异表达microRNA的鉴定
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0152924
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang Y;Xu Z;Wu Q;Peng M;Liu Y;Liu X;Shi L;Shen G;Pan Y;He L
  • 通讯作者:
    He L
Silencing NADPH-cytochrome P450 reductase results in reduced acaricide resistance in Tetranychus cinnabarinus (Boisduval).
沉默 NADPH-细胞色素 P450 还原酶可降低朱砂叶螨 (Boisduval) 的杀螨剂抗性
  • DOI:
    10.1038/srep15581
  • 发表时间:
    2015-10-23
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Shi L;Zhang J;Shen G;Xu Z;Wei P;Zhang Y;Xu Q;He L
  • 通讯作者:
    He L
Collaborative contribution of six cytochrome P450 monooxygenase genes to fenpropathrin resistance in Tetranychus cinnabarinus (Boisduval)
六种细胞色素 P450 单加氧酶基因对朱砂叶螨 (Boisduval) 甲氰菊酯抗性的协同贡献
  • DOI:
    10.1111/imb.12251
  • 发表时间:
    2016-10-01
  • 期刊:
    INSECT MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    2.6
  • 作者:
    Shi, L.;Zhang, J.;He, L.
  • 通讯作者:
    He, L.
The fenpropathrin resistant Tetranychus cinnabarinus showed increased fecundity with high content of vitellogenin and vitellogenin receptor
抗甲氰菊酯的朱砂叶螨繁殖力增加,卵黄原和卵黄原受体含量高
  • DOI:
    10.1016/j.pestbp.2016.04.010
  • 发表时间:
    2016-11-01
  • 期刊:
    PESTICIDE BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Liu, Xing;Shen, Guangmao;He, Lin
  • 通讯作者:
    He, Lin
Analysis of insecticide resistance-related genes of the Carmine spider mite Tetranychus cinnabarinus based on a de novo assembled transcriptome.
基于De Novo组装转录组的胭脂红叶螨抗药性相关基因分析
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0094779
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xu Z;Zhu W;Liu Y;Liu X;Chen Q;Peng M;Wang X;Shen G;He L
  • 通讯作者:
    He L

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  • 财政年份:
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  • 项目类别:
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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