摘要：日益严重的害虫抗药性问题给农业生产带来了巨大挑战。探究ABC转运蛋白介导的杀虫剂抗性机制已逐渐成为毒理学研究的焦点。近日，NPP杂志在线发表了沈阳农业大学杨雪清教授团队撰写的综述文章。该文系统阐述了ABC转运蛋白在介导杀虫剂抗性中的核心作用，综述了多个ABC转
日益严重的害虫抗药性问题给农业生产带来了巨大挑战。探究ABC转运蛋白介导的杀虫剂抗性机制已逐渐成为毒理学研究的焦点。近日，NPP杂志在线发表了沈阳农业大学杨雪清教授团队撰写的综述文章。该文系统阐述了ABC转运蛋白在介导杀虫剂抗性中的核心作用，综述了多个ABC转运蛋白亚家族基因与有机合成类和Bt类杀虫剂抗性密切相关的研究进展，并指出抗性机制研究已从基因表达层面拓展至表观遗传学、细胞生物学及蛋白结合转运等多个维度。
ABC转运蛋白是长期演化过程中所形成的高度稳定的跨膜转运蛋白家族，广泛分布于所有真核和原核生物中。ABC转运蛋白借助ATP水解所释放的能量，实现多种无机、有机化合物的跨膜运输（图1）。昆虫ABC转运蛋白在应对生物体毒性方面发挥着关键作用，是其第III阶段解毒机制的重要组成部分。有毒化合物被跨膜转运后，经解毒或消化器官外排至体外，从而更加直接并且迅速地防止有毒物质对昆虫产生毒性。
图1 ABC转运蛋白底物转运示意图
本文系统总结了昆虫ABC转运蛋白的研究方法（图2），包括：昆虫基因组筛选与qPCR比较抗/感品系基因表达；ATP酶活性与荧光底物转运测定其功能；利用非洲爪蟾卵母细胞外源表达、RNAi/CRISPR-Cas9基因编辑（尤其是鳞翅目）及转基因果蝇验证特定蛋白功能；应用广谱或亚家族特异性抑制剂探究转运作用。基于Alphafold 3.0亦可进一步对ABC转运蛋白及其复合物的三维结构进行预测分析，以期更深入地理解其底物识别与转运过程，为深入理解底物识别与抗性机制提供支持。
图2 ABC转运蛋白研究方法
昆虫ABC转运蛋白在杀虫剂抗性中的研究相对较少。然而，随着田间抗性的加剧，研究发现其上调表达与多种杀虫剂（如大环内酯类、拟除虫菊酯类、新烟碱类、双酰胺类等）抗性相关（表1）。ABCB亚家族几乎参与了所有种类的有机合成类杀虫剂抗性。苏云金芽孢杆菌（Bt）是一种重要的生物杀虫剂，研究发现ABCC2在介导Bt Cry蛋白抗性中起核心作用，其机制与有机合成类杀虫剂相反，常表现为蛋白表达下调或结合位点突变。除ABCC2外，ABCC3、ABCA2和ABCB1（MDR1）也被发现参与Cry抗性。值得注意的是，ABCB1在抗性中呈现“双向调控”：下调介导Bt抗性，而上调则介导合成类杀虫剂抗性，反映了昆虫应对多类型毒素的复杂适应策略。未来需结合多组学深入解析其调控网络，以制定靶向防控策略延缓抗性。
表1 昆虫ABC转运蛋白介导的有机合成类杀虫剂抗药性概况
真核生物通过转录因子与启动子区顺式元件的互作，精密调控ABC转运蛋白基因表达，从而介导杀虫剂抗性。关键调控通路包括：MAPK通路（如小菜蛾中FOXO驱动MAP4K4上调，经磷酸化FTZ-F1调控ABCC2/3；Cry1Ac亦可经MAPK/POUM1调控ABCG1）、CncC/Keap1通路（赤拟谷盗、马铃薯甲虫中CncC正向调控ABC转运蛋白基因）及锌指蛋白调控（棉蚜中CF2-II负向抑制ABC转运蛋白基因，其抗性品系低表达导致靶基因上调）。这些调控网络使昆虫能够差异调控不同ABC亚家族的表达，实现高效解毒并增强适应性。
图3 ABC转运蛋白的转录调控机制
此外，ABC转运蛋白还被发现能够参与昆虫表皮角质层的合成与重塑过程，进一步影响杀虫剂的穿透效率。这些发现不仅揭示了ABC转运蛋白在抗药性形成中的多重作用，也为未来害虫抗药性治理提供了新的策略。然而，当前研究仍存在以下局限：多聚焦于单一ABC蛋白、分子机制不明、缺乏对特定蛋白底物跨膜转运效率的精确测定。未来需突破定量分析的技术瓶颈，系统解析其调控网络，为抗性治理和科学用药提供依据。
沈阳农业大学植物保护学院青年教师吕云彤讲师为论文第一作者，杨雪清教授为论文通讯作者。博士研究生王鹏程、魏子涵参与了本项研究。本研究得到了国家重点研发计划（2021YFD1400200）、国家自然科学基金项目（32402435）和辽宁省杰出青年科学基金（2024JH3/50100027）的资助。
来源：中国农药工业协会
