朱 江,邱星辉

(1.中国科学院动物研究所,农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室,北京100101;2.中国科学院大学,北京100049)

人类为防治害虫，相继研发了有机氯、有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、新烟碱以及二酰胺类等杀虫药剂。不同类型的杀虫剂在植物保护和虫媒疾病控制方面发挥重要作用的同时，也对地球上的生物带来了新的压力。昆虫作为自然界种类极其丰富的生物类群，为应对杀虫剂选择压，进化出多样化的抗药性机制，主要包括行为改变(行为抗性)、靶标的不敏感性(靶标抗性)、杀虫剂表皮穿透能力下降(穿透抗性)以及杀虫剂代谢解毒(代谢抗性)或扣押(sequestration)作用增强(Coetzee and Koekemoer,2013;Davidetal.,2013;Mugenzietal.,2019;Inghametal.,2020)。

细胞色素P450(简称P450或CYP)是存在于几乎所有生物体中的蛋白超家族，其悠久的进化历史(约35亿年)赋予了其种类和功能多样性的特征。昆虫P450参与许多外源性化合物(简称外源物)的生物转化，由其介导的杀虫剂代谢解毒作用增强是昆虫对不同类型杀虫剂产生抗性和交互抗性的重要原因(Lietal.,2007;Feyereisenetal.,2015)。抗性昆虫中P450的代谢解毒作用增强有两类可能的机制，一是P450催化活性增强，二是P450酶量增加。催化活性增强的根源在于P450结构的变化，可能涉及氨基酸替换、选择性拼接或形成嵌合体(Joussenetal.,2012;Ibrahimetal.,2015;Walshetal.,2018)，而P450酶量增加涉及到P450基因拷贝数的增加以及P450基因的表达上调(Feyereisenetal.,2015)。

P450基因拷贝数增加涉及的分子事件包括基因复制(gene duplication)或基因扩增(gene amplification)，即在基因组中产生一个或多个附加的P450基因(Emersonetal.,2008;Wondjietal.,2009;Puineanetal.,2010;Schmidtetal.,2010;Itokawaetal.,2011;Bariamietal.,2012;Kasaietal.,2014;Zimmeretal.,2018)。P450基因在转录层面的上调表达是P450介导抗……