新烟碱类杀虫剂的问世给农业害虫的防治带来了 一场新的革命。尤其是吡虫啉（imidacloprid）的出现,对提高农作物产量起到了至关重要的作用。在当今农业生产上,化学防治依然是害虫防控的主要手段。但是随着新烟碱类杀虫剂及其它化学杀虫剂的不合理使用,害虫对许多杀虫剂都产生了不同程度的抗药性,带来了害虫防治的新问题。因此,开发新的化学杀虫剂来交替使用显得尤为重要。昆虫的烟碱型乙酰胆受体（nicotinic acetylcholine receptors,nAChRs）是新烟碱类杀虫剂的作用靶标,通过对一系列新烟碱类杀虫剂结构的比较,发现昆虫烟碱型乙酰胆受体的选择性激动剂在结构上都含有硝基（-NO2）或氰基（-CN）基团的顺式硝基共扼结构,如吡虫啉和呋虫胺（dinotefuran）等。通过硝基（-NO2）或氰基（-CN）基团的顺式结构与反式结构的改变,研究者们合成了多类具有特征结构的新烟碱类杀虫剂及其类似物,部分类似物具有较高杀虫活性,这些证明了这种合成新型杀虫剂线路的可行性。同时,在原有新烟碱类杀虫剂研究的基础上,开发新的杀虫剂去防治害虫以及避免交互抗性具有重要意义。本研究测试了几种新烟碱类杀虫剂及其类似物对褐飞虱的室内毒力,评价了部分化合物的毒理学特性。一、吡虫啉、环氧虫啶和哌虫啶及其对映体的毒力测定本实验对吡虫啉（imidacloprid,Imi）、环氧虫啶（cycloxaprid,Cyc）及其对映体（Cyc-P1 和 Cyc-P2）、哌虫啶（paichongding,PCD）及其对映体（PCD-P1、PCD-P2、PCD-P3和PCD-P4）进行了毒力测定。实验结果表明,Imi、Cyc和Cyc-P2对褐飞虱的杀虫活性较好,LD₅₀ 分别为 0.153、0.163 和 0.199 ng/虫,Cyc-P 1 毒力(LD₅₀= 1.12 ng/虫)远低于Cyc。药效较差的药物分别是PCD-P1和PCD-P2,LD₅₀分别是9.72和9.13 ng/虫,低于PCD（5.12ng/虫）和其他两个对映体PCD-P3（2.80ng/虫）、PCD-P4（2.64 ng/虫）。通过比较上述化合物的LD₅₀值可以发现,Imi、Cyc和Cyc-P2的杀虫活性相对较好。因此,针对Imi、Cyc和Cyc-P2开展新药创制具有更好的应用价值。二、哌虫啶及其对映体的毒理学特性本实验选取吡虫啉、哌虫啶及其对映体作为测试化合物,通过电生理实验,分析了各化合物对体外表达的Nlα1/β2和Nlα1_Y151S/β2受体的EC₅₀值、最大电流值I_max。综合分析EC₅₀值和I_max值,无论在敏感或者突变受体上,哌虫啶对映体PCD-P3和PCD-P4的敏感性都高于哌虫啶和其他两个对映体（PCD-P1、PCD-P2）,说明这两个对映体在靶标受体上的敏感性更高,具有更好的应用价值。三、吡虫啉、环氧虫啶及其类似物对褐飞虱解毒代谢酶活性影响主要测定了吡虫啉、IPP165059（吡虫啉类似物）、环氧虫啶和IPP165030（环氧虫啶类似物）对褐飞虱代谢酶活性的影响。用LD₁₅和LD₅₀两个剂量处理室内敏感褐飞虱,在24 h和48 h分别取样进行解毒代谢酶活性的测定,代谢酶类主要包括细胞色素P450s、羧酸酯酶（CarEs）以及谷胱甘肽转移酶（GSTs）。P450s活性测定发现,在24 h时,4个化合物LD₅₀剂量处理后,P450s的酶活力是对照的3.3-3.9倍,而LD₁₅剂量处理中仅IPP165030处理后P450s的酶活力上升到对照的4.59倍。处理48 h后,P450s的酶活力变化显著的仅有LD₁₅剂量处理的IPP165059和LD₅₀剂量的IPP165030,P450s的酶活力分别是对照的1.69和1.74倍。羧酸酯酶（CarEs）的活性结果表明,在24 h后,羧酸酯酶活性上升最大的是LD₁₅剂量的IPP165030,达到对照的4.5倍,其次是LD₅₀剂量的吡虫啉、环氧虫啶和IPP165030,上升1.8-2.3倍。谷胱甘肽转移酶（GSTs）活性结果表明,在24 h时,LD₁₅剂量的IPP165030处理的GSTs活性上升最大（4.52倍）,LD₅₀剂量的环氧虫啶和IPP165030诱导GSTs酶活性上升2.06和2.39倍。这些结果说明,对于不同化合物的处理,在24 h以内,LD₁₅剂量处理对解毒酶活性影响最明显。四、吡虫啉、环氧虫啶及其类似物对褐飞虱解毒酶基因的诱导在基因水平上,通过qRT-PCR测定了吡虫啉LD₅₀剂量处理对褐飞虱P450s基因表达量的影响。在Clade4中,P450s基因上调显著的有8个基因,其中CYP4CE1、CYP417A1和CYP425B1这三个基因上调达3.35,3.94和3.12倍。在Clade3中,上调显著的有7个基因,其中CYP6CS1、CYP6CW1和CYP6ER1上调倍数分别是5.63,4.91和4.42倍。在Mito和Clade2中,显著上调的P450s基因有2个,但倍数都不大;相反,CYP303A1显著下调2.94倍。不同化合物处理褐飞虱24h后,LD₁₅、LD₅₀、LD85剂量的环氧虫啶和LD₅₀剂量的IPP165030诱导褐飞虱体内羧酸酯酶基因表达量显著上调,分别上调1.65、1.62、1.91和1.78倍。但是处理48 h后,褐飞虱体内羧酸酯酶基因的表达量变化不明显,L-cyc(LD₁₅剂量环氧虫啶)和L-030(LD₁₅剂量IPP165030)表现上调;L-Imi(LD₁₅剂量吡虫啉)和M-Imi(LD₅₀剂量吡虫啉)出现表达量下调,下调倍数达到1.98和1.79倍。