虫害给农作物生产带来巨大的经济损失，大量使用农药控制虫害已经造成严重的环境污染、食品安全隐患和害虫抗药性增加等一系列问题。

害虫抗药性是现代农业生产面临的重大难题，它是导致害虫防治失败、食物农药残留、农药使用量增加的重要原因。控制害虫抗药性是生态文明建设与农业可持续发展需要解决的重大科学问题。

近日，Journal of Hazardous Materials（IF 7.65，2018）在线发表了福建农林大学农学院曾任森和宋圆圆研究团队题为Activiation of the nitric oxide cycle by citrulline and arginine restores susceptibility of resistant brown planthoppers to the insecticide imidacloprid的研究论文。

该研究报道了水稻最主要害虫之一褐飞虱的抗药性形成的新机制，发现了通过外源施用氨基酸进行代谢重编程控制害虫抗药性和减少农药施用的新途径，为控制害虫抗药性、减少农药施用、发展新的害虫控制技术奠定了基础。

一氧化氮（NO）是生物体内普遍存在的信号分子，参与许多重要生理功能的调控，对生物体正常生长发育具有重要意义。细胞色素P450在昆虫代谢解毒农药中发挥关键作用，很多害虫抗药性的形成是其P450过量表达的结果。

该研究发现，水稻害虫褐飞虱吡虫啉（烟碱类杀虫剂）抗性种群中P450酶活性高，CYP6AY1和CYP6ER1基因表达水平高。更重要的是，抗性种群中一氧化氮合成酶活性和一氧化氮含量均低。

代谢组学分析表明，褐飞虱抗性种群中的瓜氨酸和精氨酸含量显著低于敏感种群。神奇的是，当害虫取食添加瓜氨酸或者精氨酸的水稻或人工饲料后，褐飞虱抗性种群对吡虫啉抗药性大幅度下降，甚至可以下降到与敏感种群一样的水平。

同时，取食瓜氨酸或者精氨酸后，抗性种群体内的一氧化氮含量升高，P450酶活性大幅度下降。

该研究发现了一种新颖、高效的基于代谢组学的方法来控制农业害虫的抗药性和杀死抗药性害虫。这种方法使用外源性精氨酸和瓜氨酸来编辑抗药性害虫的代谢组并恢复其对杀虫剂的敏感性。其潜在机制是外源性精氨酸和瓜氨酸增加了NO合酶的活性和NO的产生，增强了NO循环，从而抑制了主要解毒酶系细胞色素P450的活性，最终导致抗药性害虫恢复了对杀虫剂的敏感性。

这一发现不仅阐明了水稻重要昆虫害虫褐飞虱对杀虫剂产生抗药性的新机制，而且为通过代谢组分析寻找可用作调控害虫抗药性的关键生物标记物，利用生物标记物重编害虫抗性种群的代谢组和恢复其对农药的敏感性，进而为控制害虫抗药性提供了一种全新的方法和思路。使用这种方法控制抗药性害虫成本低，也降低了选择压力。

福建农林大学农学院作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室博士后Elzaki MEA为该论文的第一作者，宋圆圆研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委员会、福建省优秀青年科学基金等项目的大力资助。       （来源：植物科学最前沿）

农药快讯, 2020 (10): 8.