酪氨酸代谢的组成性上调与亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）卵对吡丙醚的抗性有关

《Pesticide Biochemistry and Physiology》：Constitutive upregulation of tyrosine metabolism is associated with pyriproxyfen resistance in eggs of the Asian corn borer, Ostrinia furnacalis

　　

Cong Rao | Zhe Qin | Wangjin He | Hailiang Guo | Kuitun Liu | Wenjin Xia | Jianya Su

中国农业与林业生物安全国家重点实验室，南京农业大学植物保护学院，南京 210095，中国

摘要

juvenile激素类似物（JHA）吡丙醚酚被广泛用于控制公共卫生和农业害虫，主要是通过其对变态和繁殖的影响。然而，其对鳞翅目害虫的活性以及抗性机制，特别是在卵期，仍然知之甚少。本研究调查了吡丙醚酚对亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）的卵杀活性，分析了抗性发展的潜力，并阐明了其背后的分子机制。吡丙醚酚表现出强烈的、与年龄相关的卵杀活性，对新产卵的LC₅₀为0.769 mg/L。虽然成虫暴露不会影响寿命或繁殖力，但它显著降低了卵的孵化率，显示出强烈的跨代效应。经过17代的连续实验室选择，产生了一个抗性超过200倍的品系，该品系对另一种JHA化合物氟吡菌胺具有显著的交叉抗性，但对神经毒性杀虫剂没有抗性。协同作用生物测定表明，抗性品系中的P450单加氧酶、羧酸酯酶和谷胱甘肽S-转移酶增强了代谢解毒能力。比较转录组学显示，抗性与酪氨酸代谢途径中基因的 constitutive 上调有关，包括3,4-二羟基苯乙醛合成酶（DHPAAS）、酪氨酸氨基转移酶（TAT）和前酚氧化酶激活酶（PPAE），以及几种细胞色素P450基因。这一发现通过抗性卵在胚胎后期显著升高的酚氧化酶（PO）活性得到了生化验证。关键的是，吡丙醚酚暴露抑制了敏感卵中这些相同酪氨酸代谢基因的表达，表明抗性卵通过预先增强角质层黑色素化能力来克服这种抑制。本研究首次提供了鳞翅目卵中高水平吡丙醚酚抗性的证据，并揭示了一种涉及酪氨酸代谢途径 constitutive 激活的新抗性机制。这些发现对抗性管理具有重要意义，并突出了昆虫卵作为杀虫剂作用和适应性的动态战场。

引言

吡丙醚酚是一种昆虫生长调节剂（IGR），作为 juvenile激素类似物（JHA）发挥作用。它对许多具有农业和公共卫生重要性的节肢动物害虫具有广谱活性（Cabral et al., 2024; Clifton and Lopez, 2025; Liu, 2003），包括双翅目、半翅目和鳞翅目等主要目。作为JH模拟物，吡丙醚酚通过竞争性地结合JH受体复合物（Met-Tai）来干扰变态过程，从而阻止其发育至成虫阶段（Jindra et al., 2015）。它不会杀死幼虫或阻止蛹化，但会以浓度依赖的方式抑制成虫的出现（Bensebaa et al., 2015）。除了对变态的影响外，吡丙醚酚还表现出显著的跨代和卵杀活性。它可以降低繁殖力，减少卵的孵化率（Singh and Kumar, 2015），并在胚胎早期应用时直接导致胚胎死亡（Naruse et al., 2021; Suman et al., 2013）。这种卵杀作用已在多种害虫中得到证实，包括白粉虱、跳蚤和蚊子（Thyagarajan et al., 2025）。

这些特性使吡丙醚酚成为综合害虫管理（IPM）中的宝贵工具。它在公共卫生领域非常有效，可以通过阻止成虫出现来控制疾病媒介蚊子（Hustedt et al., 2020），也用于控制各种农业害虫（Khan, 2021; Ma et al., 2010）。自首次报道以来，在几种害虫中已经记录了对吡丙醚酚的抗性（Bull and Meola, 1994）。最普遍和研究最多的案例涉及白粉虱（Bemisia tabaci），其卵中的抗性水平可以达到数百倍（Horowitz et al., 1999; Ishaaya and Horowitz, 1995）。在野外蚊子种群中也报告了抗性，包括Aedes albopictus（Lin et al., 2024）和Aedes aegypti（Campos et al., 2020），以及其他物种如家蝇（Shah et al., 2015）。这种抗性的机制仍然知之甚少，且常常相互矛盾。一些研究表明，抗性品系中的白粉虱（Karatolos et al., 2012; Ma et al., 2010）和家蝇（Zhang et al., 1997）涉及代谢酶如P450单加氧酶，而其他研究则没有发现这种关联（Devine et al., 1999; Shah et al., 2015）。最近有研究提出，抗性与JH受体基因Met中的点突变有关（Lin et al., 2024）。特别是在吡丙醚酚特别活跃的卵期，关于抗性机制的研究尤其匮乏（Turaga et al., 2025）。

亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis, ACB）是玉米的主要鳞翅目害虫，导致长期产量损失。对传统杀虫剂的过度依赖导致了广泛的抗性，迫切需要具有新型作用机制的替代控制剂（Siegwart et al., 2017）。尽管吡丙醚酚对其他害虫的有效性已得到证实，但其控制ACB的潜力尚未完全探索。目前还没有研究调查其对ACB的杀虫或卵杀活性，也没有对其相关的抗性风险进行表征。因此，本研究旨在：1）评估吡丙醚酚对ACB的杀虫活性，特别是卵杀活性；2）通过实验室选择建立一种吡丙醚酚抗性的ACB品系以评估抗性风险；3）阐明ACB卵中潜在抗性的生理机制，为鳞翅目害虫中JHA抗性提供新的见解；4）为吡丙醚酚在可持续ACB管理计划中的潜在应用提供理论基础。

节选片段

昆虫和杀虫剂

初始品系ACB最初于2020年6月从河南省济源市的白云工业有限公司获得，并在受控条件下使用人工饲料饲养（温度26±1°C，相对湿度70±10%，光照周期16L:8D）。成虫提供10%的蜂蜜溶液作为补充营养，卵产室内部衬有食品级聚乙烯（PE）薄膜作为产卵基质。使用了技术级杀虫剂（表S1），并溶解在丙酮中

吡丙醚酚对O. furnacalis的卵杀活性

通过将成虫暴露于该化合物或直接处理卵，研究了吡丙醚酚对ACB繁殖和胚胎发育的影响。当成虫食用含有10或100 mg/L吡丙醚酚的蜂蜜溶液时，无论是雄性还是雌性，其寿命均未受到显著影响（图1A）。此外，该化合物也没有影响雌性的繁殖力，因为每只雌性产卵的平均数量与对照组相当（图1B）。然而，

吡丙醚酚的卵杀活性：背景、机制和应用潜力

吡丙醚酚是一种强效的 juvenile激素类似物（JHA），通过破坏对发育和繁殖至关重要的内分泌平衡来发挥其杀虫作用（Cabral et al., 2024）。虽然它被广泛用于控制双翅目害虫如蚊子和蝇子，影响幼虫发育和成虫适应能力（Grisales et al., 2021; Iqbal et al., 2024），但其在鳞翅目上的作用较少有文献记载。我们的研究通过证明吡丙醚酚具有强烈的、阶段特异性的

CRediT作者贡献声明

Cong Rao：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，方法学，调查，数据分析，概念化。Zhe Qin：方法学，调查，数据分析。Wangjin He：调查，数据分析。Hailiang Guo：调查，数据分析。Kuitun Liu：调查，数据分析。Wenjin Xia：调查，数据分析。Jianya Su：撰写 – 审稿与编辑，撰写 – 原稿，验证，监督，项目管理，方法学，资金

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。创始赞助者在研究设计、数据收集、分析或解释、手稿撰写或决定发表结果方面没有发挥作用。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金（编号：32072452）的支持。