摘要
氟啶虫酰胺是一种选择性杀虫剂，主要用于防治刺吸式口器害虫，但其作用机制一直未知，本实验室最近的研究发现该杀虫剂对内向整流钾离子通道(Kir)有高活性的抑制作用，指出氟啶虫酰胺的分子靶标是Kir通道。但Kir通道被抑制后影响了哪些生理过程，是什么生理功能的破坏并导致害虫致死的机制并不清楚。因此，本研究拟开展氟啶虫酰胺的生理毒理机制问题。首先通过分析褐飞虱与甜菜夜蛾Kir基因的组织表达特点，分析基因特异表达相关组织或器官的生理功能，开展氟啶虫酰胺对取食与排泄功能影响的研究，具体研究结果如下: 1.褐飞虱和甜菜夜蛾Kir基因的组织表达特征 在实验室前期研究已克隆得到3个褐飞虱Kir基因与5个甜菜夜蛾Kir基因的基础上，通过转录组信息分析，推测甜菜夜蛾仍有一个Kir基因未克隆到。本研究根据甜菜夜蛾的转录组数据及近缘种的基因组数据，设计特异性引物，克隆得到了第6个甜菜夜蛾Kir基因SeKir2C，该基因编码典型的内向整流钾离子通道，与前期得到的Kir一样，具有两个跨膜结构域TM1和TM2、位于胞质域的N-端和C-端和负责钾离子选择性通过的螺旋孔区H5。 利用荧光定量PCR技术，对褐飞虱和甜菜夜蛾的Kir基因进行组织表达分析，发现褐飞虱和甜菜夜蛾的Kir1基因在唾液腺表达水平最高，而Kir2和Kir3通道基因主要在马氏管的表达量较高，这种组织表达特征说明Kir通道参与对昆虫取食与排泄行为的调控作用。 2.氟啶虫酰胺等药剂对昆虫取食的影响 本研究以褐飞虱、甜菜夜蛾和美洲大蠊为研究对象，通过观察褐飞虱分泌的唾液鞘、测定甜菜夜蛾取食包菜面积、测定美洲大蠊取食类胡萝卜素的含量和美洲大蠊唾液腺分泌量来说明氟啶虫酰胺等药剂对昆虫取食的影响。发现氟啶虫酰胺处理后褐飞虱的唾液分泌显著被抑制，形成的唾液鞘数量减少(IC50=3.81mg/L)，唾液鞘总长减少(IC50=4.16mg/L)。同时也观察到氟啶虫酰胺对甜菜夜蛾幼虫取食的抑制作用，而且氟啶虫酰胺的代谢物三氟甲基烟酰胺也可抑制甜菜夜蛾幼虫的取食。还比较了氟啶虫酰胺以及代谢物与Kir通道抑制剂VU590、VU041对美洲大蠊取食与离体唾液腺分泌活性的影响，观察到氟啶虫酰胺、三氟甲基烟酰胺以及Kir通道抑制剂VU590、VU041，甚至哌虫啶对美洲大蠊取食的显著抑制作用。对美洲大蠊离体唾液腺分泌活性测定表明，氟啶虫酰胺及其代谢物三氟甲基烟酰胺与Kir通道抑制剂VU590、VU041一样，可抑制离体唾液腺的分泌活性，哌虫啶也可抑制离体唾液腺的分泌，但吡蚜酮与环氧虫啶对离体唾液腺的分泌没有影响。说明氟啶虫酰胺与VU590和VU041一样，通过抑制Kir通道影响昆虫唾液分泌，从而干扰了昆虫的取食行为。 3.氟啶虫酰胺等药剂对昆虫排泄的影响 本研究以褐飞虱与淡色库蚊为研究对象，采用测定褐飞虱蜜露排泄量和淡色库蚊马氏管的分泌量的方法说明氟啶虫酰胺等药剂对昆虫排泄的影响。发现氟啶虫酰胺处理后，褐飞虱的蜜露排泄量显著减少(LC50=6.94mg/L)，氟啶虫酰胺同样可抑制淡色库蚊的排泄(ED50=9.45ng/头)，其代谢物三氟甲基烟酰胺也有类似的抑制作用(ED50=82.52ng/头)，甚至造成淡色库蚊的致死效应，ED50值分别为15.38ng/头与47.53ng/头。进一步分析发现氟啶虫酰胺、三氟甲基烟酰胺与VU590一样可显著抑制离体马氏管的分泌活性，哌虫啶也对离体马氏管的分泌活性有抑制作用，而吡虫啉和吡蚜酮对离体马氏管的分泌活性没有影响。说明氟啶虫酰胺通过抑制Kir通道，干扰破坏马氏管的正常分泌活性，从而影响昆虫的排泄并导致昆虫致死。 通过上述取食与排泄测定研究，尤其是离体唾液腺分泌活性与离体马氏管排泄活性的研究，说明氟啶虫酰胺及其代谢物三氟甲基烟酰胺与Kir通道抑制剂一样，可影响唾液腺与马氏管的分泌活性，破坏昆虫的取食与排泄过程造成致死效应，这可能就是氟啶虫酰胺的毒理机制，同时还发现氟啶虫酰胺的代谢产物三氟甲基烟酰胺也有杀虫作用，推测氟啶虫酰胺可能是一种前药。另外，还发现过去认为是新烟碱类杀虫剂的哌虫啶也可抑制唾液腺与马氏管的分泌活性，Kir通道也可能是其作用靶标之一。
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