中国农业科学院植物保护研究所智慧植保创制创新团队在《science of the total environment》（if=9.8）发表题为“hormesis effects of sulfoxaflor on aphis gossypii feeding, growth, reproduction behaviour and the related mechanisms”的研究论文。该研究揭示了氟啶虫胺腈通过促进棉蚜取食和繁殖，提高抗性棉蚜的种群适合度，加快抗性进化的新机制。
棉蚜是抗性最严重的农业害虫之一，对拟除虫菊酯类、新烟碱类等多种类型的杀虫剂均产生了严重的抗药性，严重威胁棉花的生产安全。氟啶虫胺腈是目前抗性蚜虫治理中应用最广泛的一种替代药剂，然而，抗药性监测结果表明，棉蚜对新型杀虫剂氟啶虫胺腈的抗药性日益加剧，新疆、山东等地的棉蚜已经对氟啶虫胺腈产生了高水平抗性。
抗药性机制研究表明：棉蚜对氟啶虫胺腈的抗性与细胞色素p450基因cyp6cy13-2的过表达密切相关，沉默该基因的表达可以大大提高棉蚜对氟啶虫胺腈的敏感性，而且cyp6cy13-2蛋白可以代谢氟啶虫胺腈，进而显著降低氟啶虫胺腈对细胞的毒性和对棉蚜的毒力（journal of pest science 2022, 95: 811–825）。此外，udp-葡萄糖基转移酶基因ugt350a2、ugt351a4、ugt350b2和ugt343c2及abc转运蛋白基因abca1和abcd1的过表达也参与了棉蚜对氟啶虫胺腈的抗药性（journal of agricultural and food chemistry 2021, 69: 5198–5205；pest management science 2021, 77: 4064-4072）。在此研究基础上，本研究发现氟啶虫胺腈诱导抗性棉蚜刺探取食更频繁，对不适刺探位置反应更迅速，韧皮部中取食时间更长，能量摄取更多；进而提高抗性棉蚜繁殖相关基因卵黄原蛋白（vg）和卵黄原蛋白受体（vgr）的基因表达量和蛋白含量，从而诱导抗性棉蚜增殖，种群适合度提高。干扰vg和vgr基因表达后，棉蚜繁殖量大大下降。而且，低剂量（lc10）氟啶虫胺腈对棉蚜繁殖基因的诱导效应可在子代传递，棉蚜f0代接触药剂后，可诱导其子代vg和vgr基因和蛋白的上调表达；且氟啶虫胺腈持续胁迫下，棉蚜抗性产生的同时伴随着vg和vgr的持续上调表达。因此，氟啶虫胺腈通过促进棉蚜的刺探取食，增加棉蚜的能量摄取，进而提高棉蚜繁殖相关基因的表达量，诱导棉蚜增殖，提高抗性棉蚜的种群适合度，加快抗性进化的速度。该研究打破了抗性适合度代价的传统认知，为棉蚜的抗药性治理提供了新视角。
中国农业科学院植物保护研究所为论文的完成单位，毕业博士生王立为论文的第一作者，崔丽副研究员为论文通讯作者，芮昌辉研究员对该研究工作给予了指导。
论文链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.scitotenv.2023.162240
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