昆虫nAChR是最重要的杀虫剂靶标之一，作用于该靶标的药剂占据了全球杀虫剂市场的30%。三氟苯嘧啶和新烟碱类杀虫剂属于nAChR竞争性调节剂，广泛应用于农业害虫的防控，尤其是对褐飞虱有特效。褐飞虱Nilaparvata lugens（Stål）是我国一类农作物害虫，长期威胁我国水稻安全生产，其防控以化学防治为主。但其已对多种常用药剂产生了中等-高水平抗性，目前防效优异的单剂仅有三氟苯嘧啶，但该药剂作用于褐飞虱的具体靶标亚基未知。明确三氟苯嘧啶和新烟碱类杀虫剂的分子靶标，不但可丰富杀虫剂毒理学内容，还可建立以nAChR为靶标的新型杀虫剂的高效筛选平台，为褐飞虱的高效防控提供理论依据。

       近日，南京农业大学植物保护学院高聪芬教授课题组，联合英国的科研人员，在国际权威期刊Environmental Science & Technology上在线发表题为“Contribution of Nilaparvata lugens Nicotinic Acetylcholine Receptor Subunits Toward Triflumezopyrim and Neonicotinoid Susceptibility”的最新研究成果。该研究首先鉴定和分析了褐飞虱nAChR的基因家族，发现褐飞虱nAChR有11个亚基，Nlα1-Nlα8、Nlα10、Nlβ1和Nlβ3等；组织表达研究发现，多数nAChR亚基在神经系统富集的脑部表达水平最高，暗示其是杀虫剂的潜在靶标。进一步通过RNAi技术分别沉默褐飞虱各个nAChR亚基，测定对三氟苯嘧啶的敏感性，发现Nlα1、Nlα2、Nlα8、Nlβ1的沉默显著提高了褐飞虱的存活率，推测这4个亚基是三氟苯嘧啶的靶标亚基。

       随后通过多次尝试，建立起稳定的褐飞虱基因编辑平台，采用CRISPR/Cas9技术敲除上述亚基，成功得到Nlα2的纯合敲除品系，但无法获得Nlα8亚基纯合敲除品系，推测该亚基的纯合缺失引致褐飞虱较高的适合度代价；对Nlβ1亚基的多个剪切位点的大量敲除实验显示，该基因的敲除对褐飞虱具有致死效应，所有试虫在G0代全部死亡。生物测定显示Nlα2亚基敲除对三氟苯嘧啶、吡虫啉、呋虫胺的抗性显著上升，抗性倍数分别为12.5、7.4、14.5倍。Nlα8亚基敲除杂合状态对三氟苯嘧啶的敏感性（存活率为37.8%）显著低于对照组（5.9%）；检测存活褐飞虱的DNA，发现杂合突变个体的比例达90.8%。最后又成功搭建昆虫nAChR的纯合异源表达体系，在爪蟾卵母细胞中表达果蝇同源亚基，发现所形成的受体在纳摩尔级别便能被三氟苯嘧啶显著抑制，其IC₅₀仅为1.87×10^-8 M。该研究系统揭示了三氟苯嘧啶和新烟碱类杀虫剂的作用靶标，为针对烟碱乙酰胆碱受体（nictinic acetylcholine receptor, nAChR）这一重要靶标开发新型选择性杀虫剂提供了思路。

       南京农业大学植物保护学院钟山青年研究员张彦超为第一作者，高聪芬教授与英国Liverpool John Moores University的Andrias O. O′Reilly教授为共同通讯作者，本课题组吴顺凡教授、英国Chris Bass教授为本研究提供了重要支持与指导。本研究得到国家自然科学基金（32172449）、江苏省自然科学基金（BK20241549）和中国博士后科学基金（2023M741752）等项目的支持。

       原文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.5c02110