近日，青岛农业大学植物医学学院周洪旭教授团队在国际知名期刊《Pesticide Biochemistry and Physiology》 （中科院一区top，IF=4.7）发表了题为“Identification and expression patterns of voltage-gated sodium channel genes with intron retentions in different strains of Bactrocera dorsalis”的研究论文。该研究首次鉴定了拟除虫菊酯类杀虫剂靶标—钠离子通道的内含子保留转录本，并揭示了其在杀虫剂毒理中的潜在作用，为害虫管理提供了新的视角和思路。

　　杀虫剂在主要农作物的保护中具有不可替代的地位，对保障全球粮食安全具有重要意义。目前，全球杀虫剂市场已超过200亿美元。然而，随着杀虫剂的广泛应用，害虫抗药性问题日益突出，导致许多常用杀虫剂的防治效果显著下降，甚至完全失效。这不仅给害虫的可持续治理带来严峻挑战，也对环境和食品安全构成潜在威胁。杀虫剂靶标的遗传变异是害虫抗药性的主要机制之一。过去的研究主要集中在靶标蛋白的氨基酸突变。然而，超过全球杀虫剂市场70%份额的杀虫剂靶标蛋白具有丰富的选择性剪接，这种现象通过改变编码区的剪接方式生成不同的转录本，可改变靶标蛋白的电生理和药理特性。常见的选择性剪接类型包括外显子跳读、可变供体或受体位点、互斥外显子和内含子保留。其中，内含子保留剪接长期以来被忽视，近年来随着高通量测序技术的发展，它在生物抗逆和药物抗性的作用逐渐得到认可。然而，目前关于杀虫剂靶标的内含子保留及其与杀虫剂毒理学关系尚不清楚。

　　图 橘小实蝇钠离子通的内含子保留转录本及其在近等位基因系和田间抗性种群的表达

　　本研究以重大果蔬害虫橘小实蝇为对象，首先监测了其田间种群对高效氯氰菊酯的抗性，并克隆了其靶标钠离子通道的全长序列。结果表明，抗性最高的田间种群与敏感种群之间不存在特异性和已知的24个氨基酸突变。然而，钠离子通道中发现了三种内含子保留转录本（IRE4-5、IRE19-f 和 IREL-24），这些内含子含有终止密码子，可能导致缩短的钠离子通道蛋白。通过三种不同的扩增和测序方法，进一步证实了这些内含子保留转录本的存在。表达谱分析揭示了IRE4-5和钠离子通道总量在不同发育阶段和组织中的表达模式存在差异。基因组和转录组分析表明IRE4-5存在两种类型（IRE4-5.5T和IRE4-5.6T），源于基因组多样性。田间种群和近等位基因系进一步发现IRE4-5.5T纯合子的IRE4-5表达量低于IRE4-5.6T纯合子。然而，近等位基因系和田间抗性种群中内含子保留表达与杀虫剂敏感性之间的关系不一致，暗示了可能内含子保留与其他抗性机制存在相反的遗传连锁。

　　青岛农业大学植物医学学院青年教师范银君为该论文的第一作者，周洪旭教授为论文的通讯作者。研究生秦雨、董欣怡和本科生王姿萱为论文的共同作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（32102250）、山东省自然科学基金（ZR2021QC017）和山东省重大科技创新工程（2019JZZY010711）等项目的资助。

　　https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2024.106084