文章标题：‌ MAPK drives UGTs metabolic resistance to neonicotinoids in whitefly by regulating the transcription factor HR39

‌期刊名称：‌ Communications Biology（IF=5.8）

‌发表日期：‌ 2026年9月

研究背景

烟粉虱（Bemisia tabaci）是一种世界性重大农业害虫，可通过直接取食、分泌蜜露诱发煤污病以及传播双生病毒等方式对番茄、棉花等多种经济作物造成严重危害。由于药剂的持续大量使用，田间烟粉虱种群已对新烟碱类杀虫剂产生了高水平抗性，严重威胁害虫综合治理（IPM）策略的可持续性。

代谢抗性是昆虫对杀虫剂产生抗性的核心机制之一，细胞色素P450、谷胱甘肽S-转移酶（GST）、羧酸酯酶（CarE）等解毒酶的过表达已被广泛报道。近年来，尿苷二磷酸糖基转移酶（UGTs）作为重要的Ⅱ相解毒酶，在多种害虫的抗药性中被证实发挥着关键作用，但其在烟粉虱新烟碱抗性中是否可直接代谢药剂及其上游转录调控机制尚不清晰。为此，本研究以烟粉虱MED隐种为对象，系统揭示了MAPK–HR39–BtUGT356B1信号级联通路调控烟粉虱新烟碱代谢抗性的分子机制。

实验结果

‌（1）UGT解毒酶过量表达参与烟粉虱对TMX和IMI的抗性‌

生物测定显示，使用UGT特异性抑制剂5-硝基尿嘧啶（5-Nul）和磺吡酮（Sul）处理后，抗性烟粉虱的死亡率显著上升，且呈现明显的剂量效应，而敏感品系无显著变化。酶活性检测抗性品系UGT酶活性显著高于敏感品系；对10个候选UGT基因的表达分析显示，‌BtUGT356B1‌在TMX抗性品系（R#1）和IMI抗性品系（R#2）和5个田间抗性种群中也普遍高表达，其表达水平与两药剂的抗性倍数呈显著正相关。

‌（2）BtUGT356B1直接代谢噻虫嗪和吡虫啉介导抗性‌

对BtUGT356B1的功能验证显示：药剂诱导后，抗性品系中BtUGT356B1的mRNA与蛋白表达随时间同步上调；敲低BtUGT356B1后，抗性品系成虫在TMX和IMI处理下的死亡率显著升高，敏感性显著恢复。进一步构建了UAS-BtUGT356B1/Tub-GAL4转基因果蝇品系，过表达BtUGT356B1的果蝇在TMX及IMI处理下死亡率显著低于对照组，直接证实了该基因对新烟碱类杀虫剂的耐受功能。

‌（3）MAPK信号通路正调控BtUGT356B1转录‌

为阐明BtUGT356B1的上游调控机制，研究首先通过RNAi分别敲低ERK和P38，结果显示BtUGT356B1的表达分别下降；Western blot证实尽管总ERK和总P38蛋白水平稳定，但磷酸化ERK和磷酸化P38水平在敲低后显著下降。证实MAPK-P38/ERK信号级联通过磷酸化修饰正调控BtUGT356B1的表达并介导抗性。

‌（4）核受体转录因子HR39直接结合BtUGT356B1启动子促进其转录‌

通过对候选转录因子进行筛选后发现，‌HR39‌在抗性品系中上调最显著。缺失HR39的DBD或LBD后，启动子活性分别显著下降。预测发现启动子区（5′-CAAGGTTT-3′）‌为核心结合位点。EMSA实验观察到HR39与荧光标记Wt1探针的特异性结合条带，冷探针竞争可使条带减弱，亦验证了二者的直接结合。

研究意义

本研究首次系统揭示了MAPK信号通路通过磷酸化激活核受体转录因子HR39，进而促进关键解毒酶基因BtUGT356B1的转录上调，最终增强烟粉虱对噻虫嗪和吡虫啉代谢解毒能力的完整调控级联（MAPK–HR39–BtUGT356B1）。研究不仅直接证实了昆虫UGT酶可独立代谢新烟碱类杀虫剂，也丰富了昆虫代谢抗性的转录调控网络，为深入理解MAPK通路在害虫抗药性演化中的核心作用提供了新的视角。

作者介绍

‌中南林业科技大学林学院讲师杜田华为论文第一作者，中国农业科学院蔬菜花卉研究所张友军院士、杨鑫研究员和湖南农业大学周小毛教授为论文共同通讯作者。中国农业科学院蔬菜花卉研究所博士薛虎参与了本研究，长江大学桂连友教授和伊斯法罕理工大学Jahangir Khajehali教授对本研究进行了指导。该研究得到了国家自然科学基金、中国农业科学研究系统项目，海南省科技重大专项等项目资助。

（一审/刘娆 二审/陈慧慧 三审/孙华）