【摘 要】
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草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是一种鳞翅目夜蛾科的农业害虫,原产于美洲热带和亚热带地区,目前在我国防控形势非常严峻。自2018年年底在我国发现以来,已经严重危害了玉米、水稻等多种经济农作物的生产,对全国的粮食安全造成了重大威胁。由于化学杀虫剂防效高、见效快、成本低、易于机械化操作等特点,目前对该害虫的治理主要依赖化学杀虫剂。然而,化学农药的长期使用不仅会对环境造成不可逆污
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草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）是一种鳞翅目夜蛾科的农业害虫,原产于美洲热带和亚热带地区,目前在我国防控形势非常严峻。自2018年年底在我国发现以来,已经严重危害了玉米、水稻等多种经济农作物的生产,对全国的粮食安全造成了重大威胁。由于化学杀虫剂防效高、见效快、成本低、易于机械化操作等特点,目前对该害虫的治理主要依赖化学杀虫剂。然而,化学农药的长期使用不仅会对环境造成不可逆污染,还会导致田间种群产生抗药性,加大害虫防治的难度。因此,田间群体抗药问题也需要引起高度的重视。腺苷三磷酸结合盒转运蛋白B1（ABCB1,P-糖蛋白/P-gp）是哺乳动物多种耐药性机制的重要参与者,它也已被证实参与了几种鳞翅目昆虫代谢某些杀虫剂,但该转运蛋白在草地贪夜蛾中是否参与农药代谢尚不明确。本论文使用CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术对草地贪夜蛾的ABCB1基因进行敲除,经过连续三代筛选,获得了可稳定遗传的草地贪夜蛾ABCB1敲除的纯合品系,以此探索其在草地贪夜蛾对化学杀虫剂或苏云金芽孢杆菌蛋白（Bt蛋白）敏感性方面的潜在作用机制。本研究比较了10种杀虫剂和3种Bt蛋白处理后的草地贪夜蛾野生品系（DH19）和ABCB1基因敲除品系（ABCB1-KO）的死亡率,生物测定结果表明,基因敲除品系ABCB1-KO对高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的敏感性显著增加:甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对ABCB1敲除品系ABCB1-KO的LC50值是0.0475 ng/cm~2,对野生品系DH19的LC50值是0.1986 ng/cm~2,是ABCB1-KO的4.18倍;氯虫苯甲酰胺对基因敲除品系ABCB1-KO的LC50值是5.3417 ng/cm~2,对野生品系DH19的LC50值是15.6798 ng/cm~2,是ABCB1-KO的2.94倍;与高效氯氰菊酯对ABCB1-KO的LC50值（437.2371 ng/cm~2）相比,野生品系DH19的LC50值是1263.8372 ng/cm~2,是ABCB1-KO的2.89倍。而野生品系和基因敲除品系对另外七种农药:毒死蜱、茚虫威、阿维菌素、虫螨腈、虫酰肼、氯氰菊酯、联苯菊酯,以及三种Bt蛋白:Cry1Ab、Cry1Fa和Vip3Aa的敏感性均没有显著性差异。本论文的研究结果表明,ABCB1在草地贪夜蛾对高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的敏感性中起重要作用,ABCB1的敲除会导致草地贪夜蛾对高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的敏感性显著增加,揭示了ABCB1的过表达可能会导致草地贪夜蛾对高效氯氰菊酯、氯虫苯甲酰胺和甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的抗性。此外,本实验将高效氯氰菊酯和氯虫苯甲酰胺处理过的草地贪夜蛾基因编辑品系与草地贪夜蛾野生品系共同送测转录组,通过分析转录组数据的样品关系以及差异表达基因验证了该结论。本研究为ABCB1基因参与杀虫剂抗性提供了进一步的证据,同时也验证了CRISPR/Cas9基因编辑技术在敲除草地贪夜蛾基因片段的可行性,为后续草地贪夜蛾的抗药性机制奠定了基础。
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