邱星辉研究组揭示媒介伊蚊抗药性分子机制
伊蚊 (埃及伊蚊和白纹伊蚊) 是登革、基孔肯雅以及寨卡病毒的传播媒介。自2014年广东省大规模暴发流行登革热疫情以来,我国登革热报告病例数和报告地区数明显升高。近期我国南方个别城市发生基孔肯雅热输入疫情,并引发本地传播。在缺乏针对性的治疗药物和疫苗的情况下,“灭蚊”是疫情应急处置的核心措施,但以化学防治为主的“灭蚊”行动,带来了挑战“灭蚊”有效性的杀虫剂抗性问题,因此迫切需要加强伊蚊抗药性监测和抗药性机制的研究,通过“认识抗性”来实现对媒介伊蚊和蚊媒传染病的精准控制。
中国科学院动物研究所邱星辉研究组联合北京市疾病预防控制中心开展了媒介伊蚊抗药性分子机制的系列研究。通过对采自北京16个区的白纹伊蚊样品钠离子通道编码基因测序分析,首次发现了可以导致拟除虫菊酯杀虫剂高水平抗性的V1016G突变。种群遗传分析表明,抗性等位基因(1016G)的分布存在明显的空间异质性,北京地区的白纹伊蚊共享同一种V1016G 抗性单倍型(图1, Zhou et al.,2019)。
出乎预料地,在2017年北京通州运河公园采集的伊蚊样品中发现了埃及伊蚊。值得注意的是,这些埃及伊蚊都携带含多位点突变(S989P + V1016G+ F1534C)、可导致对拟除虫菊酯类杀虫剂极高水平抗性(上千倍)的钠离子通道等位基因(图2)。基于4个基因的测序数据,推测这些埃及伊蚊来源于东南亚地区,并提出抗性基因突变有助于埃及伊蚊远距离传播扩散的假说。这一研究发现强调了在全球气候变化以及日益增长的全球贸易和人口流动的大环境下,采取有效措施防范危险性害虫迁移扩散的必要性(qiu et al.,2020)。
基于转录组分析,发现北京市白纹伊蚊野外种群的抗药性与多个解毒酶基因的超量表达相关联 (Zhou et al.,2024)。通过构建体外重组酶系,评估了细胞色素CYP9J26蛋白对六种常用杀虫剂的代谢能力,并利用HPLC-MS/MS 技术对代谢产物的化学结构进行了解析。研究发现CYP9J26 能以底物依赖的催化反应机制代谢多种类型的杀虫剂,包括双硫磷、马拉硫磷、残杀威、氯菊酯和溴氰菊酯。利用GAL4/UAS 转基因果蝇的生物测定结果显示CYP9J26的超量表达显著提升了果蝇对白纹伊蚊常用杀虫剂的耐受性(Zhao et al.,2025)。该项研究在生物化学层面揭示了CYP9J26对常用杀虫剂的代谢活性与代谢途径,用体内和体外实验证据证明了CYP9J26在多种类型杀虫剂抗性中发挥重要作用。
上述研究结果突破了对白纹伊蚊抗药性机制的局限认识,为监测白纹伊蚊抗药性提供了分子标记,为杀虫剂的合理使用以实现白纹伊蚊的精准控制提供了决策依据。该研究得到了北京市自然科学基金面上项目(52222020)、国家重点实验室开放课题(IPM1812,IPM2305,SKLA2506)的资助。研究结果发表在International Journal of Biological Macromolecules、The Lancet Infectious Diseases等刊物。
相关文章链接:
1.Zhou X,Yang C,Liu N,Li M,Tong Y,Zeng X,Qiu X,2019. Knockdown resistance (kdr) mutations within seventeen field populations of Aedes albopictus from Beijing China: First report of a novel V1016G mutation and evolutionary origins of kdr haplotypes. Parasites & Vectors,12:180. https://doi.org/10.1186/s13071-019-3423-x
2.Qiu X,Liu N,Yang C,Zhou X. 2020. Aedes aegypti carrying triple kdr mutations in Beijing,China. The Lancet Infectious Diseases,20:170. https://doi.org/10.1016/S1473-3099(19)30748-0
3.Zhou X,Li J,Ni R,Qiu X,Zhang Y,Tong Y,2024 Insecticide resistance in the filed populations of the Asian tiger mosquito Aedes albopictus in Beijing: resistance status and associated detoxification genes. Frontiers in Physiology,15: 1498313. https://doi.org/10.3389/fphys.2024.1498313
4.Zhao Y,Zhou X,Li M,Qiu X. 2025. Functional characterization of CYP9J26,a cytochrome P450 associated with insecticide resistance in the arbovirus vector Aedes albopictus. International Journal of Biological Macromolecules ,318: 145280. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2025.145280
图1.白纹伊蚊钠离子通道抗性等位基因的种群分布频率(左)及单倍型系统进化树(右)
图2. 在埃及伊蚊样品中发现的可导致高水平抗药性的钠离子通道基因三位点突变
图3. 白纹伊蚊细胞色素P450 CYP9J26在多种杀虫剂代谢和抗性中发挥重要作用
颜色多态性现象在生物中广泛存在,其物理和化学机制复杂,往往与增强生态适应力和促进物种分化相关。比如人的肤色差异、变色龙的皮肤变色伪装、不同花色的绣球花等。这些现象或者被解释为化学色素沉积(如不同人...
趋光行为作为动物众多行为特性之一,尤其在昆虫学中有着大量研究报道。人类很早就发现了昆虫的趋光现象,并广泛应用于农业、卫生害虫防治,以及科研、科普用途的昆虫采集。
卵母细胞减数分裂涉及两次染色体分离与胞质分裂,最终形成单倍体配子,在此过程中,正确组装并稳定发挥功能的纺锤体保证了染色体的精确分离与细胞分裂进程。