ace1和ace2在草地贪夜蛾幼虫生长和杀虫剂敏感性中的不同作用

乙酰胆碱酯酶 (AChE, EC3.1.1.7) 是神经元信号转导中的关键酶，可水解神经递质乙酰胆碱 (ACh)。然而，AChE 在杀虫剂对破坏性害虫草地贪夜蛾的毒理学和生理影响中的潜在作用仍然是排他性的。在本研究中，从草地贪夜蛾转录组和基因组中鉴定了两个乙酰胆碱酯酶基因 ace1 和 ace2（图 1）。

图 1. 昆虫中的ACEs 基因同源分析

时空表达分析表明，Sfruace1和Sfruace2在所有幼虫头部组织和所有发育阶段的3龄幼虫中都有丰富的表达。值得注意的是，在所有测试组织和发育阶段，Sfruace1 的表达水平远高于 Sfruace2（图 2）。

图 2. ace1 和 ace2 在不同组织中的表达

使用特定设计的小干扰RNA (siRNA)进行的RNA干扰(RNAi)使Sfruace1的表达显著降低至30%，Sfruace2的表达显著降低至39%。Sfruace1表达敲低导致死亡率为37.6%，显著高于siSfruace2处理组17.06%（图 3）。

图 3. siRNA介导的敲低

此外，在每只昆虫注射70 ng siRNA后24小时，与未处理组相比，Sfruace1和Sfruace2表达的RNAi使AChE酶活性分别降低至32.81%和65.77%。siRNA 处理后的幸存者表现出人工饮食明显的运动迟缓，并且亲代 (F0) 幼虫表现出明显的生长抑制。对F0、F1蛹的生长及雌成虫的繁殖力无明显抑制作用（图 4，图 5）。 

图 4. siRNA处理影响草地贪夜蛾幼虫生长

图 5. siRNA处理影响草地贪夜蛾蛹重和蛹长

杀虫剂生物测定表明，siSfruace1处理的幼虫比siSfruace2处理和未处理的幼虫对乙酰甲胺磷更敏感。我们的研究表明，Sfruace1 在幼虫存活和对乙酰甲胺磷的敏感性方面比 Sfruace2 发挥更重要的作用，并且两个 ace 基因在调节草地贪夜蛾幼虫生长、运动能力和杀虫敏感性方面具有不同的作用。

https://doi.org/10.1007/s10340-023-01625-5