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近日，东北林业大学森林生态系统可持续经营教育部重点实验室严善春教授和姜礅教授项目组在重金属污染生态学与森林昆虫学交叉研究领域取得新进展。相关结果以“Cd exposure confers β-cypermethrin tolerance in Lymantria dispar by activating the ROS/CnCC signaling pathway-mediated P450 detoxification”为题发表于环境科学国际著名期刊《Journal of Hazardous Materials》（JHM；中科院一区；影响因子12.2）。

工业现代化和交通运输业的蓬勃发展导致大量重金属被排入到生态系统，由此造成的重金属污染已成为世界范围内的重大环境问题。在中国，Cd是污染率和超标点位最高的重金属污染物，超标位点高达7%。植食性昆虫是食物链的一个重要枢纽。在重金属污染地区，植食性昆虫通常面临着较高的重金属暴露风险。为了在重金属污染环境中维持生长和存活，植食性昆虫势必会激活自身的解毒代谢系统抵御重金属的毒性效应。依据交叉耐受性假说，重金属胁迫激活的解毒代谢系统可能会增强昆虫对后续压力源的抵御能力，包括化学杀虫剂和植物源农药。这将给重金属污染地区害虫的化学防治设置新的难题。基于化学防治在害虫防治中的优势地位，亟需扩展研究害虫杀虫剂交叉耐受性在重金属污染地区的普适性，尤其是对林木害虫。

针对上述背景，项目组测定了Cd暴露下舞毒蛾幼虫对菊酯类杀虫剂的耐受性，以及借助RNAi、转基因果蝇技术、真核表达技术、体外代谢技术和双荧光素酶报告基因载体技术围绕解毒代谢和转录信号调控通路解析了Cd暴露影响舞毒蛾幼虫对菊酯类杀虫剂耐受性的机制（图1）。结果发现，Cd预暴露可赋予舞毒蛾幼虫对高效氯氰菊酯的交叉耐受性。P450酶以及P450酶家族基因CYP6AB224和CYP6AB226是产生杀虫剂交叉耐受性的关键解毒酶/关键解毒基因（图2）。CnCC/Maf激活了CYP6AB224/CYP6AB226的表达并介导了Cd暴露下舞毒蛾幼虫杀虫剂交叉耐受性产生。CnCC/Maf-CYP6AB224/CYP6AB226信号通路的激活依赖于Cd暴露下舞毒蛾幼虫活性氧（ROS）的大量产生。综上所述，重金属暴露能够诱导林木害虫舞毒蛾对化学杀虫剂产生交叉耐受性，且ROS-CnCC-CYP6AB224/CYP6AB226解毒信号通路是重金属暴露下舞毒蛾幼虫产生杀虫剂耐受性的主要调控机制。

图1图文摘要

图2关键解毒基因功能的正向验证

图3 项目组相关的其它进展

该研究扩展了重金属污染的生态毒性效应研究范畴，为优化重金属污染地区林木害虫的防治策略提供理论依据和为解析林木害虫的杀虫剂耐受性与环境污染的关系提供了一个新切入点。此外，在2024年度，项目组还综述了天敌昆虫控害性能对重金属暴露的响应趋势以及揭示了重金属暴露对林木害虫血细胞的免疫毒性效应机制（图3）。这两项工作分别以“Transfer of heavy metals along the food chain: a review on the pest control performance of insect natural enemies under heavy metal stress”和“A new insight into Cd exposure-induced hemocyte reduction in Lymantria dispar larvae: Involvement of the ROS-ATF6-ER stress-apoptosis pathway”为题发表在《Journal of Hazardous Materials》，实现了JHM期刊的三连发。

原文链接 ↓ 

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135566

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.135587

https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2024.134061