基因芯片技術(shù)在昆蟲抗藥性研究中的應(yīng)用

吳華俊+羅淋淋+林同

摘要：化學(xué)殺蟲劑濫用導(dǎo)致昆蟲抗藥性問(wèn)題日漸突出，研究昆蟲抗藥性是為了更有效地防治害蟲?；蛐酒瑸楹οx抗藥性研究提供了理想的平臺(tái)。綜述了基因芯片技術(shù)在昆蟲抗藥性研究中的應(yīng)用進(jìn)展，重點(diǎn)總結(jié)了細(xì)胞色素P450氧化酶、酯酶、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶等解毒酶基因和乙酰膽堿酯酶等靶標(biāo)酶基因的表達(dá)情況，為在分子水平上研究昆蟲抗藥性提供了依據(jù)，為從基因組學(xué)水平深入、全面開展昆蟲與農(nóng)藥的互作研究奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：基因芯片；昆蟲抗藥性；解毒酶基因；靶標(biāo)基因

中圖分類號(hào)：S481+.4；S433；Q811.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2015）14-3335-06

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2015.14.002

Application of Microarray Technology on Insect Resistance Research

WU Hua-Jun，LUO Lin-Lin，LIN Tong

（College of Forestry， South China Agricultural University， Guangzhou 510642，China）

Abstract： Abuse of chemical pesticides leads to the problem of insect resistance， which has become increasingly prominent. The objective of study on insect resistance is to control insect pests more effectively. The progress of application of microarray technology on insect resistance research， especially the expression of the genes encoding cytochrome P450 monoxygneases， estaesres， glutathione-S-transferases and acetylcholinestcrase were reviewed in this paper to provide the references for study on insect resistance at the molecular level and lay the foundation for comprehensive interaction research between insects and pesticides from the genomics level in-depth.

Key words： microarray； insect resistance； detoxifying enzyme gene； targe site gene

化學(xué)殺蟲劑在人類近幾十年的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中扮演著重要角色，特別是在蟲害綜合治理方面起到了重要作用。但殺蟲劑的大量持續(xù)性使用導(dǎo)致了昆蟲抗藥性的發(fā)生和發(fā)展，世界衛(wèi)生組織（WHO）對(duì)昆蟲抗藥性的定義為：“形成具有耐受殺死正常種群大部分個(gè)體的藥量的能力。”昆蟲已對(duì)有機(jī)磷類、擬除蟲菊酯類、氨基甲酸酯類等殺蟲劑均產(chǎn)生了抗藥性[1]。據(jù)報(bào)道，截至2007年至少有543種昆蟲對(duì)殺蟲劑產(chǎn)生了抗藥性[2]。昆蟲日益增強(qiáng)的抗藥性造成了農(nóng)作物的大量減產(chǎn)和害蟲的再猖狂，農(nóng)藥的不合理使用甚至加劇了人類各種疾病的蔓延和環(huán)境污染，造成經(jīng)濟(jì)社會(huì)的重大損失。研究昆蟲產(chǎn)生抗藥性的機(jī)理對(duì)防止和延緩昆蟲抗藥性至關(guān)重要。確定昆蟲抗性的產(chǎn)生、發(fā)展及抗性水平是提高害蟲防治效果的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的抗藥性檢測(cè)方法由于存在費(fèi)時(shí)、耗力、所需樣蟲數(shù)量大等不足，很難適應(yīng)抗藥性治理的需要[3]。近年來(lái)，基因芯片的出現(xiàn)和應(yīng)用為害蟲抗藥性研究提供了理想的研究平臺(tái)。

基因芯片技術(shù)是 20世紀(jì) 90年代發(fā)展起來(lái)的分子生物學(xué)技術(shù)，是各學(xué)科交叉綜合發(fā)展的產(chǎn)物。1995年第一塊基因微矩陣芯片在斯坦福大學(xué)誕生，并首先被應(yīng)用于人類基因組的研究[4]。1996年世界上第一塊商業(yè)化的基因芯片研制成功[5]。中國(guó)基因芯片產(chǎn)業(yè)從20世紀(jì)末起步，并已涉及到多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，主要產(chǎn)品包括基因表達(dá)譜芯片、有害生物監(jiān)測(cè)芯片、轉(zhuǎn)基因農(nóng)產(chǎn)品檢測(cè)芯片和人類病毒基因檢測(cè)芯片[6]。同時(shí)，基因芯片在測(cè)量基因組大量基因表達(dá)水平上有著優(yōu)異的表現(xiàn)，已經(jīng)在許多不同的生物體上得到運(yùn)用，包括酵母、線蟲、人類、白鼠、果蠅和植物上[7-12]。基因芯片相比于傳統(tǒng)的研究方法更快捷、高效地對(duì)昆蟲抗藥性的產(chǎn)生、發(fā)展機(jī)制做出檢測(cè)，有助于人們從分子水平上去研究昆蟲抗藥性。

本文綜合了國(guó)內(nèi)外用基因芯片平臺(tái)研究害蟲抗藥性的研究成果，綜述了由基因芯片檢測(cè)到的抗藥性基因的表達(dá)變化情況和與此相關(guān)的昆蟲抗藥性產(chǎn)生及發(fā)展的分子機(jī)制，為在分子水平上研究昆蟲抗藥性提供依據(jù)，為從基因組學(xué)水平深入、全面開展昆蟲與農(nóng)藥的互作研究奠定基礎(chǔ)。

1 基因芯片概述

1.1 原理及特點(diǎn)

基因芯片原理是把核酸片段作為識(shí)別分子，按預(yù)先設(shè)置的排列固定于載體的表面形成微點(diǎn)陣，利用反向固相雜交技術(shù)，將標(biāo)記的樣品分子與微點(diǎn)陣上的核酸探針雜交，以實(shí)現(xiàn)多達(dá)數(shù)萬(wàn)個(gè)分子之間的雜交反應(yīng)，并利用特定的檢測(cè)系統(tǒng)來(lái)高通量、大規(guī)模地分析檢測(cè)樣品中特定基因分子的存在或者多個(gè)基因的表達(dá)狀況[13]?；蛐酒铒@著的特點(diǎn)是高通量、高度并行性、高靈敏度[14]。

1.2 制作方法

用于構(gòu)建基因芯片有多種方法，一類是點(diǎn)樣法，即直接將大量合成好的探針通過(guò)機(jī)器人有序地點(diǎn)印在芯片表面。用這種方法，cDNA微陣列能在基板上點(diǎn)上萬(wàn)個(gè)克隆。另一類是在固相支持物表面進(jìn)行的原位合成。原位合成又包括分子印章合成、壓電打印和光引導(dǎo)等3種途徑[15]。分子印章合成法是根據(jù)需要設(shè)計(jì)出一組圖形不同的微陣列印章，然后把不同堿基的核苷酸涂在不同的印章表面，依次壓印在基板表面；壓電打印法通過(guò)壓電晶體或其他方式從微小的噴嘴內(nèi)把生物樣品噴射到載體上，類似于噴墨打印技術(shù)；光引導(dǎo)即將光刻技術(shù)與DNA化學(xué)合成技術(shù)相結(jié)合，以化學(xué)合成的方法使DNA片段固定于芯片載體表面，一般用于寡核苷酸芯片的制作[16]。endprint

1.3 分類

按照所用載體材料不同分類，可分為硝酸纖維素膜芯片、尼龍薄膜芯片等有機(jī)合成物片基型芯片；玻璃芯片、陶瓷芯片等無(wú)機(jī)片基型芯片[17]。據(jù)載體上所儲(chǔ)存的生物信息的類型分類可分為寡核苷酸芯片、cDNA芯片。寡核苷酸芯片是指把已合成好的一系列寡核苷酸固定在介質(zhì)上，制成高密度的寡核苷酸陣列，并與熒光標(biāo)記的靶基因雜交進(jìn)行檢測(cè)。寡核苷酸芯片主要用于測(cè)序、點(diǎn)突變、表達(dá)譜分析等[18]。cDNA芯片是指用點(diǎn)樣法制備的較低密度的尼龍膜或玻璃芯片，固定在芯片的探針是cDNA片段，把未知序列的cDNA片段用熒光標(biāo)記后與靶基因雜交，通過(guò)點(diǎn)和耦合器件與激光共聚焦熒光掃描儀對(duì)信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)[19]。根據(jù)基因芯片的功能分為基因表達(dá)譜芯片、測(cè)序芯片、克隆選擇和文庫(kù)篩選芯片、物種鑒定和基因組分型芯片、多態(tài)性分析芯片、突變檢測(cè)芯片等。其中，基因表達(dá)譜分析是基因芯片技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的，它使得人們能夠更清晰地認(rèn)識(shí)生命世界。表達(dá)譜芯片可將克隆到的大量基因特異的探針或其cDNA片段固定在一塊DNA芯片上，對(duì)來(lái)源于不同個(gè)體或者同一個(gè)體的不同基因發(fā)生的變化進(jìn)行檢測(cè)[20]。目前的昆蟲芯片主要是表達(dá)譜芯片，用于研究昆蟲在發(fā)育過(guò)程中或在某一因素影響下昆蟲基因表達(dá)譜的變化，例如在低溫刺激、高溫刺激、蛋白酶抑制劑、核型多角體病毒、農(nóng)藥脅迫下的基因表達(dá)譜等。

2 基因芯片檢測(cè)到的解毒酶基因

解毒酶的活性顯著增高是昆蟲抗藥性的重要機(jī)制之一，意味著對(duì)殺蟲劑的解毒能力增強(qiáng)，加速代謝進(jìn)入昆蟲體內(nèi)的殺蟲劑，使其變?yōu)闊o(wú)毒或低毒物質(zhì)，從而使殺蟲劑不能達(dá)到作用部位，由此產(chǎn)生對(duì)殺蟲劑的抗性，即代謝抗性[21]。代謝抗性作用的發(fā)揮依賴于細(xì)胞色素P450氧化酶（Cytochrome P450 monoxygneases，P450s）、非專一性酯酶（Estaesres，ESTs）、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（Glutathione-S-transferases，GSTs）三大解毒酶家族[22]。昆蟲代謝抗性涉及氧化還原作用、水解作用、基團(tuán)轉(zhuǎn)移作用及軛合作用，通過(guò)上述生化過(guò)程把農(nóng)藥轉(zhuǎn)變?yōu)橐兹苡谒臉O性分子，從而排出體外，達(dá)到抗藥性效果[23]。表達(dá)譜基因芯片檢測(cè)到的解毒酶基因表達(dá)情況見表1。

2.1 細(xì)胞色素P450氧化酶（P450）

P450是昆蟲體內(nèi)主要解毒酶系，是昆蟲對(duì)DDT和擬除蟲菊酯類等殺蟲劑產(chǎn)生抗性的主要原因之一，并與昆蟲交互抗性的產(chǎn)生密切相關(guān)，P450酶系的解毒代謝能力增強(qiáng)是因?yàn)榭剐岳ハx體內(nèi)P450基因過(guò)表達(dá)。昆蟲P450基因是由Ray首次發(fā)現(xiàn)的[24]，目前從已知的235個(gè)P450亞家族中已經(jīng)克隆出1 000多個(gè)P450基因[25]。與抗性相關(guān)的P450基因主要有6個(gè)：CYP6A1、CYP6A2、CYP6A8、CYP6A9、CYP6B2和CYP6D1等[26]。

Daborn等[27]利用基因芯片技術(shù)和逆轉(zhuǎn)錄PCR技術(shù)對(duì)模式昆蟲果蠅（Drosophila melanogaster）DDT抗性品系進(jìn)行研究，在其P450基因組中發(fā)現(xiàn)只有CYP6G1轉(zhuǎn)錄水平很高，其mRNA的轉(zhuǎn)錄水平是敏感品系的10～100倍。通過(guò)基因芯片對(duì)果蠅的全基因表達(dá)譜的進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)CYP6G1基因發(fā)生了過(guò)表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)了存在與對(duì)DTT產(chǎn)生抗性有關(guān)的等位基因，這等位基因是以嵌入CYP6G1基因的5′端進(jìn)行表達(dá)的[28]。Goff等[29]通過(guò)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增果蠅的132個(gè)基因，并將其制成基因芯片。這些基因中含有果蠅細(xì)胞色素P450家族多個(gè)基因，發(fā)現(xiàn)果蠅的一個(gè)野生抗性品系CYP6家族的基因發(fā)生了上調(diào)表達(dá)，并發(fā)現(xiàn)CYP6A8基因的上調(diào)表達(dá)與果蠅對(duì)煙堿類殺蟲劑吡蟲啉的抗性相關(guān)，但并不會(huì)導(dǎo)致抗性果蠅對(duì)馬拉硫磷產(chǎn)生交互抗性；而果蠅對(duì)多種殺蟲劑的交互抗性則被認(rèn)為是與CYP6G1基因相關(guān)。

Shen等[30]通過(guò)PCR擴(kuò)增和克隆的方式得到了淡色庫(kù)蚊（Culex pipiens pallens）810個(gè)cDNA基因，其中24個(gè)CYP4基因被點(diǎn)樣在尼龍薄膜制成微陣列cDNA芯片。這24個(gè)克隆基因發(fā)生了表達(dá)改變，通過(guò)查找GenBank發(fā)現(xiàn)這些克隆基因?qū)儆赑450基因。在淡色庫(kù)蚊抗溴氰菊酯品系及敏感品系中有CYP4H21、CYP4H22v1、CYP4H23v2、CYP4J4v2、CYP

4J6v1和CYP4J6v2等6個(gè)基因表達(dá)水平發(fā)生顯著差異，且均在抗性品系中過(guò)表達(dá)，與敏感品系相比高達(dá)3.1～97.0倍。說(shuō)明CYP4基因與淡色庫(kù)蚊抗藥性的產(chǎn)生有關(guān)。丁矛[31]利用中華蜜蜂（Apis cerana）、德國(guó)小蠊（Blattella germanica）等6種重要昆蟲的41個(gè)昆蟲抗藥性相關(guān)基因，構(gòu)建成含2 808個(gè)靶標(biāo)點(diǎn)的昆蟲抗藥性相關(guān)基因芯片，并利用該芯片對(duì)淡色庫(kù)蚊的抗性相關(guān)基因的差異表達(dá)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)有6個(gè)細(xì)胞色素P450基因表達(dá)上調(diào)，其中3個(gè)屬于CYP4家族，2個(gè)屬于CYP6家族。

趙巖等[32]根據(jù)NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)公布的德國(guó)小蠊所有已知序列信息，設(shè)計(jì)合成寡核苷酸（Oligo）探針，去除冗余序列后共85條，點(diǎn)制在氨基基片上，制成德國(guó)小蠊基因芯片。利用該芯片對(duì)抗性品系與敏感品系德國(guó)小蠊進(jìn)行表達(dá)譜檢測(cè)，篩選與抗性相關(guān)的差異表達(dá)基因，并用實(shí)時(shí)熒光定量PCR進(jìn)行驗(yàn)證。一共篩選出差異表達(dá)基因5個(gè)，其中有一個(gè)屬于P450基因表達(dá)上調(diào)，并認(rèn)為上調(diào)基因CYP6K1可能與抗性密切相關(guān)。Christian等[33]制作了岡比亞按蚊毒理芯片，發(fā)現(xiàn)CYP6P3、CYP6M3基因在雌雄中都出現(xiàn)了上調(diào)表達(dá)，但上調(diào)表達(dá)幅度都是雄蟲高于雌蟲。其余的P450基因例如CYP6P9、CYP6M2、CYP6R1、CYP12f2、CYP6AG1、CYP9J5、CYP9M1、CYP6Z1、CYP6AG2、CYP6M1、CYP9J等與敏感品系相比都出現(xiàn)不同程度的上調(diào)表達(dá)。Wang等[34]利用全基因組核苷酸序列基因芯片研究辛硫磷處理后的家蠶幼蟲，24 h后，檢測(cè)其基因表達(dá)情況。結(jié)果顯示，6 177個(gè)基因在家蠶幼蟲中表達(dá)，其中68個(gè)基因上調(diào)表達(dá)，且與對(duì)照組表達(dá)差異最大可達(dá)26倍；179個(gè)基因下調(diào)表達(dá)且最大可達(dá)29倍。對(duì)此的分析結(jié)果表明它們的功能可以分為10類：上調(diào)表達(dá)基因主要涉及脂肪代謝、糖代謝、蛋白水解等過(guò)程；下調(diào)表達(dá)基因主要涉及細(xì)胞分裂、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)、細(xì)胞內(nèi)信號(hào)放大等過(guò)程。endprint

2.2 非專一性酯酶（EST）基因

EST是代謝多種殺蟲劑特別是含有酯鍵的有機(jī)磷類和氨基甲酸酯類殺蟲劑的一類酶，可分為3類：羧酸酯酶（Carboxylesterases，COEs）、堿性磷酸酶（Alkaline phosphatase，ALP）和酰胺酯酶（Amidasc）。EST相關(guān)抗性的分子機(jī)制主要有基因擴(kuò)增、結(jié)構(gòu)基因突變和轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)節(jié)等[35]。

Vontas等[36]把岡比亞按蚊（Anopheles gambiae）的基因制成基因芯片用于檢測(cè)殺蟲劑抗性品系和敏感品系按蚊的基因表達(dá)區(qū)別。7 000個(gè)基因中有36%的基因在擬除蟲菊酯抗性品系中和敏感品系中表達(dá)不一致，通過(guò)實(shí)時(shí)熒光定量PCR測(cè)定發(fā)現(xiàn)抗性品系的基因出現(xiàn)了上調(diào)表達(dá)。為了進(jìn)一步明確哪些基因上調(diào)表達(dá)，Vontas等[36]把其中的231個(gè)基因制成了毒理基因芯片，發(fā)現(xiàn)這是由于解毒酶代謝產(chǎn)生的抗性。其中，羧酸酯酶基因COEJHE2產(chǎn)生了上調(diào)表達(dá)，比敏感品系高3.11倍表達(dá)。這證明了COE對(duì)昆蟲抗藥性的產(chǎn)生有著重要聯(lián)系，這與COE在其他昆蟲對(duì)擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生抗性中起作用的報(bào)道是相符的[37，38]。

2.3 谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶（GST）

GST可以代謝擬除蟲菊酯類殺蟲劑并與擬除蟲菊酯類殺蟲劑分子結(jié)合而起到保護(hù)作用，可以誘導(dǎo)脂類過(guò)氧化物，避免昆蟲組織受氧化損傷[38]。

David等[39]分別用擬除蟲菊酯和DDT處理岡比亞按蚊，并制備230個(gè)基因探針制成微陣列毒理芯片進(jìn)行抗藥性研究。其中包括有35個(gè)GST基因和103個(gè)P450基因及其他各類基因。利用PCR進(jìn)行檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)在擬除蟲菊酯抗性品系中，GST和P450基因都發(fā)生了上調(diào)表達(dá)，但GSTE2基因表達(dá)上調(diào)幅度最大，與敏感品系相比相差2.36倍。在DDT抗性品系中，14個(gè)基因與敏感品系相比發(fā)生了超過(guò)1.5倍的過(guò)表達(dá)，其中GSTE2以3.88倍的過(guò)表達(dá)量仍高于其他基因。在兩種殺蟲劑抗性品系中P450基因上調(diào)表達(dá)的數(shù)量分別為1個(gè)和7個(gè)，且上調(diào)表達(dá)量與敏感品系相比均高出1.5倍，但都低于GSTE2基因的上調(diào)表達(dá)量。說(shuō)明GSTE2是昆蟲產(chǎn)生抗性的一個(gè)重要基因。Vontas等[36]制作的岡比亞按蚊毒理芯片也發(fā)現(xiàn)了GSTS1-1、GSTS1-2、GSTMIC2等3個(gè)基因發(fā)生了表達(dá)上調(diào)，與敏感品系相比基因上調(diào)表達(dá)幅度在1.68～3.68倍。Christian等[33]制作了含有254個(gè)cDNA探針的岡比亞按蚊毒理芯片，用于檢測(cè)3齡的岡比亞按蚊雌雄蟲在用擬除蟲菊酯類殺蟲劑處理后產(chǎn)生的變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn)九成以上的基因都出現(xiàn)了上調(diào)表達(dá)，其中GSTS112、GSTMS3、GSTD2基因只在雄性岡比亞按蚊中出現(xiàn)了上調(diào)表達(dá)。與敏感品系相比，GSTS1-1基因上調(diào)表達(dá)幅度最大達(dá)2.5倍，上調(diào)表達(dá)幅度最小為GSTD2基因，為1.6倍。

3 基因芯片檢測(cè)到的殺蟲劑靶標(biāo)基因

昆蟲在殺蟲劑的長(zhǎng)期選擇下，其殺蟲劑作用的靶標(biāo)部位的敏感性也可能降低，從而形成靶標(biāo)抗性。昆蟲農(nóng)藥靶標(biāo)抗性主要涉及乙酰膽堿酯酶（Acetylcholinestcrase，AChE）、神經(jīng)軸突鈉離子通道（Insensitive sodium channel，SC）和γ-氨基丁酸（γ-Aminobutyric acid，GABA）受體氯離子通道三大作用靶標(biāo)。靶標(biāo)抗性容易引起作用于該靶標(biāo)的一類殺蟲劑產(chǎn)生交互抗性，家蠅已被證實(shí)對(duì)目前使用的多種殺蟲劑產(chǎn)生抗性[40]。

昆蟲乙酰膽堿酯酶由Ace基因編碼，是有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的作用靶標(biāo)。Ace基因發(fā)生突變會(huì)引起AChE對(duì)這些殺蟲劑的敏感性降低，使昆蟲產(chǎn)生抗性[41]。對(duì)有機(jī)磷和氨基甲酸酯殺蟲劑不敏感的昆蟲，其抗性的產(chǎn)生既可能是由于蟲體內(nèi)AChE酶量過(guò)高所致，也可能是由于AChE的結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變[42]。Chung等[43]在GenBank中找到煙粉虱（Bemisia tabaci）的12條引物用于PCR擴(kuò)增，所得的PCR產(chǎn)物制作成寡核苷酸芯片用于檢測(cè)煙粉虱相關(guān)靶標(biāo)基因在擬除蟲菊酯類殺蟲劑和有機(jī)磷類殺蟲劑作用下產(chǎn)生的變化。發(fā)現(xiàn)煙粉虱Ace-F329基因和煙粉虱電壓門控鈉離子通道基因中的vgsc-M918、vgscI925和vgsc-T929基因發(fā)生了突變（表2），證明Ace-F392W與煙粉虱對(duì)機(jī)磷類殺蟲劑抗性產(chǎn)生相關(guān)，這點(diǎn)與Alon等[44]研究煙粉虱靶標(biāo)抗藥性時(shí)得出的結(jié)論是一致的；vgscI925和vgsc-T929基因的突變與煙粉虱對(duì)擬除蟲菊酯類殺蟲劑產(chǎn)生抗性高度相關(guān)，vgsc-M918基因突變也與煙粉虱對(duì)擬除蟲菊酯類殺蟲劑抗性產(chǎn)生相關(guān)。

在昆蟲毒理學(xué)中，GABA受體在昆蟲的GABA 傳遞系統(tǒng)中起重要作用。GABA受體被破壞或被取代都會(huì)導(dǎo)致昆蟲的神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo)受阻[45]。GABA受體是阿維菌素、環(huán)戊二烯類、二環(huán)苯鉀酸酯類和二環(huán)磷脂類殺蟲劑的作用靶標(biāo)[21]。一般認(rèn)為，GABA受體氯離子通道相關(guān)的抗性主要是由基因突變所致。丁矛[31]構(gòu)建了由中華蜜蜂、德國(guó)小蠊等6種重要昆蟲的41個(gè)昆蟲抗藥性相關(guān)基因，共2 808個(gè)靶標(biāo)點(diǎn)構(gòu)成的基因芯片，發(fā)現(xiàn)淡色庫(kù)蚊的一個(gè)抗性品系GABA基因表達(dá)水平上調(diào)（表2）。

4 基因芯片檢測(cè)到的表皮蛋白基因

殺蟲劑要通過(guò)昆蟲的表皮、呼吸系統(tǒng)或腸腔進(jìn)入昆蟲體內(nèi)，達(dá)到毒殺昆蟲的目的。殺蟲劑穿透昆蟲表皮速率的降低是昆蟲產(chǎn)生抗性的有效機(jī)制之一[46]。表皮穿透效率的降低會(huì)導(dǎo)致殺蟲劑在昆蟲體內(nèi)的滲透速度變慢，從而延緩其到達(dá)靶標(biāo)部位的時(shí)間。表皮穿透性降低機(jī)制在家蠅（Musca domesticaLinnaeus）、埃及伊蚊（Aedes aegypti）、淡色庫(kù)蚊（Culex pipiens pallens）等均有發(fā)現(xiàn)[47]。

Wei等[48]用殺蟲脲處理松墨天牛幼蟲4 h后，用寡核苷酸基因芯片檢測(cè)基因表達(dá)情況，發(fā)現(xiàn)53條基因上調(diào)表達(dá)，311條基因下調(diào)表達(dá)；其中3個(gè)表皮蛋白基因（Cpr49Aa、Cpr67B、Cpr11A）表達(dá)水平下調(diào)。推測(cè)此時(shí)松墨天牛的表皮蛋白基因的表達(dá)受到殺蟲脲的抑制，可能尚未參與對(duì)殺蟲脲的抗性反應(yīng)。endprint

5 結(jié)語(yǔ)及展望

基因芯片是由大量DNA或寡聚核苷酸探針密集排列所形成的探針陣列，其通過(guò)與樣本雜交后經(jīng)檢測(cè)，可以大規(guī)模地獲取樣本中DNA或RNA信息，具有微型化、集約化和標(biāo)準(zhǔn)化的優(yōu)點(diǎn)，可以同時(shí)對(duì)數(shù)以千計(jì)、乃至萬(wàn)計(jì)的基因進(jìn)行研究和多基因的檢測(cè)，徹底改變了傳統(tǒng)的分子生物學(xué)方法只能對(duì)某一個(gè)或某幾個(gè)基因進(jìn)行研究的局限，被美國(guó)權(quán)威雜志“SCIENCE”評(píng)為1998年度世界十大科技進(jìn)展之一。

基因芯片用基因表達(dá)來(lái)解讀生物功能，說(shuō)服力強(qiáng)、包含的信息量相當(dāng)豐富；系統(tǒng)、全方位地監(jiān)測(cè)基因表達(dá)譜是研究復(fù)雜的生命過(guò)程的最好方法之一。由于基因表達(dá)與其功能密切相關(guān)，因而通過(guò)闡明在一定的生理?xiàng)l件下哪些基因上調(diào)表達(dá)或下調(diào)表達(dá)來(lái)揭示基因功能或調(diào)控通路互作是可能的，故把基因表達(dá)數(shù)據(jù)作為生物系統(tǒng)信息的來(lái)源具有重要意義[14]。

隨著生產(chǎn)、生活中對(duì)各種殺蟲劑的大量使用，昆蟲抗藥性問(wèn)題日益突出，已成為一個(gè)世界性問(wèn)題。除了個(gè)別領(lǐng)域如昆蟲環(huán)境毒理學(xué)屬于宏觀范圍，包括抗性在內(nèi)的昆蟲毒理學(xué)幾乎全部問(wèn)題都是生理生化問(wèn)題，都需要從分子水平上予以解決[49]。近年來(lái)，分子生物學(xué)和基因工程的研究突飛猛進(jìn)，促進(jìn)了殺蟲劑分子毒理學(xué)的發(fā)展，現(xiàn)已從分子、基因水平闡述殺蟲劑的作用機(jī)理[40]。利用基因芯片等技術(shù)，研究人員可同時(shí)觀察化合物作用后數(shù)以千計(jì)的基因表達(dá)改變，通過(guò)對(duì)各類基因表達(dá)模式與毒性效應(yīng)相互關(guān)系的整合，更有利于在分子水平上對(duì)毒性機(jī)制的闡明，往往具有更好的敏感性和特異[50]。

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