近日，沈阳农业大学植物保护学院杨雪清教授团队在Environmental Technology & Innovation（IF=7.1）期刊在线发表题为“Establishing a fluorescence-based technique for ABC transporters functional analysis in metabolism of insecticides in a Lepidopteron”的研究论文。该研究以苹果蠹蛾为研究对象，首次在鳞翅目昆虫中建立并应用基于荧光底物排除的竞争性生物测定研究系统，证明了ABC转运蛋白介导高效氯氟氰菊酯和阿维菌素的外排。此外，通过RNAi评估杀虫剂抗性相关的候选基因功能。这些结果为研究苹果蠹蛾ABC转运蛋白的生理功能，深入理解害虫抗性机制提供了重要参考。

昆虫已经演化出复杂的调节机制，以增强其解毒代谢能力以对抗杀虫剂的压力。这些机制包括代谢、结合和外排等过程。之前的研究显示，ABC转运蛋白通过水解ATP提供能量来介导跨膜运输杀虫剂及其代谢物，但是对于这类跨膜蛋白转运功能的研究十分困难。目前已在不同昆虫中证实，利用RNAi技术明确ABC转运蛋白参与害虫抗药性是可行的。然而，RNAi技术仍无法明确特定ABC转运蛋白基因在鳞翅目昆虫对杀虫剂抗性形成中的发挥着的确切功能。本研究通过注射了一种被广泛认可的ABC转运蛋白荧光底物（TR）到苹果蠹蛾幼虫体内，然后通过记录幼虫荧光信号强度的变化来计算ABC底物被排出的时间和程度，首次证实了在鳞翅目昆虫中应用竞争性转运的生物测定方法的可行性。

研究表明，由于杀虫剂和TR之间对ABC转运蛋白结合口袋的竞争有限，高效氯氟氰菊酯或阿维菌素的压力会阻止幼虫将TR排出体外。值得一提的是，阿维菌素对ABC外排TR能力的抑制效果比高效氯氟氰菊酯更显著。同时，阿维菌素与维拉帕米（ABC转运蛋白特异性抑制剂）的协同对抑制效果无增强作用，可能是因为多数ABC转运蛋白已受到阿维菌素的影响，或结合口袋已被阿维菌素占据。因此，推测阿维菌素可以被视为一种有效的ABC抑制剂，或者是ABC转运蛋白的强竞争性底物。

RNAi干扰结果表明，沉默被杀虫剂显著诱导表达的ABC家族基因CPOM06064、CPOM08323、CPOM19553、CPOM08319与CPOM08323，不但导致幼虫对杀虫剂的敏感性增加，也会直接减弱ABC对TR的外排能力，这证明了ABC基因的表达参与幼虫对异源物质的转运。

此外，研究表明高效氯氟氰菊酯和阿维菌素可以促使幼虫体内ATP水解活性增加，并以阿维菌素的作用更为显著。沉默CPOM21175、CPOM19553或CPOM08319基因会降低幼虫的ATP水解活性，其中后两者的表达下调还可减弱杀虫剂对ATP水解的刺激作用。这表明，这些基因的下调削弱了ABC转运蛋白的代谢功能，导致幼虫对杀虫剂更敏感，降低外排底物的能力。因此，ABC基因的过表达可被视为苹果蠹蛾代谢多种杀虫剂的有效途径。

沈阳农业大学植物保护学院已毕业博士研究生鞠迪为论文的第一作者，杨雪清教授和吕云彤讲师为共同通讯作者。沈阳农业大学植物保护学院高萍副教授、李玉婷讲师、博士研究生胡超参与了本项研究。本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1400200）和国家自然科学基金（32272588、31972299）的资助。

近日，沈阳农业大学植物保护学院杨雪清教授团队在《细胞》（Cell）旗下《交叉科学》（iScience）上在线发表研究论文“Secondary metabolites in host pears defense against two fruit borers and cytochrome P450-mediated counterdefense”。这项研究为更好地理解植食性昆虫与植物协同进化，揭示重大农业入侵害虫苹果蠹蛾寄主适应性提供了科学依据。

在植食性昆虫与植物的长期共进化过程中，植物次生代谢物质已成为对植食性昆虫最多样、最有效的防御手段，而昆虫则演化出复杂的适应性策略以抵御植物次生代谢物质带来的威胁进而存活下来。杨雪清教授团队前期研究表明，外来入侵种苹果蠹蛾（Cydia pomonella）与本地同域近缘种梨小食心虫（Grapholitha molesta）存在种间竞争，且二者对寄主植物次生代谢物质的响应策略截然不同（Bai et al., 2024, Science of the Total Environment）。然而，对寄主植物次生代谢物对两种食心虫的防御机制，以及昆虫的反防御机制的种间差异的认识仍十分有限。

本研究报道了两种食心虫的寄主梨中存在的植物次生代谢物质种类，以及植物次生代谢物质对入侵种苹果蠹蛾和本地种梨小食心虫的防御和它们的反防御机制。在南果梨（Pyrus ussuriensis）和苹果梨（Pyrus bretschneideri）的成熟过程中，果实硬度逐渐降低，而两种食心虫的蛀果率逐渐升高。

在两种果实的不同发育阶段，植物次生代谢物质的含量发生显著变化。其中，绿原酸、表儿茶素、儿茶素、芦丁、没食子酸和异槲皮素的含量在果实发育过程中呈下降趋势，槲皮素含量先上升后下降。两种食心虫危害后，南果梨和苹果梨中除儿茶素的含量无明显变化，绿原酸、表儿茶素、没食子酸、异槲皮素、芦丁和槲皮素含量升高。值得注意的是，槲皮素的含量只有在苹果蠹蛾危害后才会增加。取食槲皮素对两种食心虫种群的发展有不同的影响，表现为抑制苹果蠹蛾种群增长，促进梨小食心虫增长，这可能是由于槲皮素激活了细胞色素P450酶。与槲皮素不同的是，芦丁对两种食心虫的发育均有显著的抑制作用，且对梨小食心虫的抑制效果更明显。

干扰苹果蠹蛾CYP6AW1和 CYP6K1b以及梨小食心虫 CYP6B74 和 gm_13876基因表达，会降低两种食心虫适应槲皮素的能力，主要表现为：抑制了幼虫的相对摄食率、相对生长率、摄入食物的转化效率和消化食物的转化效率，导致4龄幼虫取食含槲皮素的人工饲料后体重增长下降。进一步研究发现，梨小食心虫拥有两个可以代谢槲皮素的P450基因，即CYP6B74和gm_13876，并以CYP6B74代谢能力更强。有趣的是，苹果蠹蛾只有一个P450基因(CYP6K1b)可以代谢槲皮素，但其还对芦丁具有强大的代谢能力，帮助其适应了寄主果实中的芦丁。上述结果表明，苹果蠹虫代谢槲皮素和芦丁的能力赋予了其强大的寄主适应性，并可能有助于其全球入侵。

沈阳农业大学植物保护学院已毕业硕士研究生张世攀，博士研究生白冰为论文的共同第一作者，杨雪清教授为论文通讯作者。沈阳农业大学植物保护学院硕士研究生陈高满、王雅琪、刘栩菲，博士研究生胡超，高萍副教授，李玉婷讲师，以及中国农业科学院茶叶研究所付楠霞副研究员参与了本项研究。本研究得到了国家重点研发计划(2021YFD1400200)的资助。