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中国足彩网_亚博足彩app-新万博体育在线推荐联合中国农业大学在利用昆虫生长调节剂“胡椒碱类似物”开发绿色新型抑制化合物防控重要害虫中取得突破性进展

来源 : 生命与环境科学学院     作者 : 生命与环境科学学院     时间 : 2023-03-30     

近日,中国足彩网_亚博足彩app-新万博体育在线推荐唐斌博士联合中国农业大学段红霞博士带领学生团队对害虫潜在新型海藻糖酶抑制化合物筛选和研究方面取得了重要进展。首次发现昆虫生长调节剂“胡椒碱类似物”ZK-PI系列能够显著抑制农业重要害虫草地贪夜蛾的海藻糖酶活性,处理后会使该虫发育和蜕皮困难,直接导致化蛹率和羽化率显著上升,死亡率提高。这为将来利用新型抑制剂开发绿色、高效杀虫剂剂防控草地贪夜蛾等重要害虫提供支持。

据悉,该成果论文以“Potential inhibitory effects of compounds ZK-PI-5 and ZK-PI-9 on trehalose and chitin metabolism in Spodoptera frugiperda (J. E. Smith)/化合物ZK-PI-5ZK-PI-9对草地贪夜蛾海藻糖和几丁质代谢具有潜在抑制作用为论文标题投稿到国际英文期刊《Frontiers in Physiology》,审稿专家对本研究给予高度评价并指出:本研究探讨了两种新化合物对草地贪夜蛾海藻糖酶的抑制作用,这是非常有意义的工作。这项科学研究将有助于开发潜在的新型化合物用于控制这种超级害虫”。论文329日正式见刊。

草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)是一种原生于美洲的鳞翅目昆虫,2019 1 月入侵我国的云南地区并迅速扩散。该害虫适应性强、食性广、繁殖和迁飞能力强,防控难度极大,破坏力强。其幼虫主要危害玉米、水稻、小麦等作物,造成农作物严重减产,每年潜在的危害高达370亿人民币及以上,而使用传统化学农药防控的弊端日益凸显。因此,筛选安全有效的新型生物农药迫在眉睫。

该团队早期研究证实,昆虫的体表往往有由几丁质构成的坚硬体壁作为保护罩。而海藻糖酶抑制剂注入幼虫体内后可有效抑制海藻糖酶活性,进而影响下游几丁质代谢通路,导致昆虫最终因蜕皮困难而死亡。由此思路,本团队在导师们的指导下继往开来,实验室伙伴们团结协作,历时三年余,本团队设计实验以挖掘新型海藻糖酶抑制剂ZK-I-21ZK-I-23ZK-PI-4ZK-PI-5ZK-PI-9作为害虫控制的新型杀虫剂的潜力。这一系列新型杀虫剂为小分子ZK类海藻糖抑制剂,由中国农业大学全新合成并提供,唐斌教授学生团队首次验证其作用效果。

在实验推进的过程中,团队成员在学业课程压力较大情况下,积极平衡课堂学业与课外实验,充分利用课余和寒暑假时间。为确保实验的科学性,许多任务都需要定时定点、小心谨慎地完成,工作量极大。例如:RNA提取和cDNA转录实验连贯性强,不容许一点污染或延迟,出现差错就要从头再来,一做就需要一整天。一系列完整实验需超800个蛹,饲养幼虫数量最多时破千,每天逐个饲喂,还需定时定点统计产卵量,上千的卵粒,一数就是两个小时。

团队从海藻糖、几丁质通路出发,以昆虫海藻糖酶与几丁质酶为靶标,借助显微注射技术和 RNAi 技术,从发育和繁殖两方面,综合评估得到井冈霉素及几种新型化合物抑制剂能精准抑制相关代谢酶的活性。研究发现昆虫出现了蜕皮困难、畸形等现象,正常生长发育进程受到严重影响,测定和收集海藻糖代谢与几丁质代谢等生长发育相关指标的实验数据后,筛选出强抑制作用的化合物。此外,团队还结合前人研究结果对化合物的抑制效果进行评价,探讨了ZK-PI系列抑制剂对草地贪夜蛾生长发育、繁殖等防控的有效性。以上结果作为ZK-PI系列新型抑制剂应用的首次实践研究,可为将来利用其调控害虫生长发育从而防控害虫提供理论依据,为环境友好的植物保护剂的发现提供新的思路和有效的方法,具有重大的现实意义和生产效益。


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