2024年2月20日，国际知名期刊PLoS Genetics在线发表了中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军团队的最新研究成果。该研究报道了世界首例烟粉虱烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）突变介导的新烟碱类杀虫剂广谱抗性。研究结果不仅拓展了人们对害虫抗性形成机制的认知，而且为田间害虫抗性监测预警和综合治理提供理论依据。

       据张友军团队介绍，杀虫剂抗性进化迅速是蔬菜害虫烟粉虱难以防治的主要原因，阐明杀虫剂抗性机制是防治烟粉虱的基础。团队前期通过烟粉虱基因组数据库对烟粉虱烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）基因家族进行了注释，鉴定克隆得到了烟粉虱nAChR的8个α亚基（BTα1-8）和2个β亚基基因（BTβ1-2）。在国内烟粉虱新烟碱类杀虫剂抗性监测工作中，研究团队在新疆乌鲁木齐地区发现了一个特别的烟粉虱抗性种群。该种群表现出对7种新烟碱类杀虫剂的高抗性，且免疫新烟碱杀虫剂增效剂（解毒酶抑制剂），暗示着该种群的抗性机制有别于传统的解毒酶抗性。对该种群nAChR家族基因进行克隆分析，发现该种群BTβ1基因发生了稳定的双氨基酸点变异（A58T&R79E）。研究人员利用分子生物学和生物化学等手段论证了该变异与烟粉虱对新烟碱类杀虫剂抗性的关联性。同时对该突变的抗性机制进行了预测，分析发现这2个突变位点空间上紧邻，分布于配体结合口袋的关键位置（Loops G、D）上。其中58T位点可能十分巧妙地通过氢键的“拉扯”将79E拉向外侧，通过79E携带的（-）电荷将新烟碱类杀虫剂的（NO₂、CN）等电负性药效位点排斥在外，从而克服了药剂的杀虫选择性。

       新烟碱类杀虫剂是极为重要的一类农业害虫防治药剂，目前害虫对其产生抗性的主要方式为解毒基因（例如细胞色素P450）过量表达引起的代谢抗性，而其药效靶点突变引起的抗性则鲜有报道。本研究一方面阐明了烟粉虱体内存在的nAChR家族基因，为进一步研究其受体组成及毒理学特性提供了理论基础；另一方面报道了首例烟粉虱新烟碱类杀虫剂靶标抗性，为田间抗性基因的调查和检测提供新的思路。

       近年来，张友军研究员团队在烟粉虱化学杀虫剂抗性研究领域里取得了一系列突破性的研究成果。在前期的研究中，该团队发现MAPK信号途径能激活转录因子CREB从而调控关键抗性P450基因表达导致烟粉虱形成抗性（PNAS，2020）；并首次揭示了由m6A表观遗传修饰调控的烟粉虱噻虫嗪抗性机制（Sci. Adv.，2021）；此项研究发现nAChR亚基突变引起的烟粉虱抗性新机制。

       本研究的第一单位为中国农业科学院蔬菜花卉研究所，张友军研究员、杨鑫研究员、桂连友教授为论文通讯作者，博士生殷城、刘少楠、杜田华为本文共同第一作者，本研究得到了国家自然科学基金创新群体和优青项目、特色蔬菜产业技术体系和中国农业科学院科技创新工程等项目资助。

       全文链接：https://journals.plos.org/plosgenetics/article?id=10.1371/journal.pgen.1011163