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精炼杀虫剂杀死害虫而不是蜜蜂

2019-08-19 16:08:01来源:生物帮作者:生物帮编辑:bianji2
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  密歇根州立大学昆虫学系的研究人员已经解开了关键,以保持杀虫剂在消灭害虫方面的有效性,同时不会杀死蜜蜂等有益的虫子。这项研究发表在最新一期的“美国国家科学院院刊”上,表明分子调整可以带来不同。

  拟除虫菊酯靶向电压门控钠通道,这是一种在神经和肌肉细胞中发现的蛋白质,用于快速电信号传导。拟除虫菊酯基本上通过与钠通道的电压门结合并防止其关闭而起作用。神经系统过度刺激,昆虫被杀死。然而,这些杀虫剂对人类或其他哺乳动物的影响不同。

  密歇根州立大学昆虫毒理学家和神经生物学家,该论文的共同作者柯东,研究了一种蛋白质,它可以提供与人类相同的抵抗力的熊 - 类似于拟除虫菊酯杀虫剂的tau-fluvalinate。董先生曾与河南农业大学(中国)的第一作者吴少英合作,他在东方实验室作为访问学者进行了研究。

  “我们第一次发现蜜蜂钠通道中独特的结构特征会干扰tau-fluvalinate与大黄蜂钠通道的结合,”Dong说。“这开启了设计新化学物质的可能性,这些化学物质针对的是害虫的钠通道,而不是蜜蜂。”

  钠通道是超过2,000个氨基酸残基的大跨膜蛋白。董的实验室花了很多年时间来揭开这一开创性的进步。科学家最初开始使用来自其他昆虫的钠通道,如蚊子,果蝇,蟑螂,螨虫和蜱虫,以找到拟除虫菊酯与昆虫钠通道结合的位置,以有效杀死它们。他们得到了大自然的帮助。

  “通过检查已经对拟除虫菊酯产生抗性的野生蚊子,我们能够帮助缩小可能聚焦的潜在地点,”Dong说。

  具体来说,在之前的一项研究中,董和团队确定了突变,使通道对拟除虫菊酯更具抗性。他们与加拿大麦克马斯特大学的计算机建模专家Boris Zhorov合作,在昆虫钠通道上发现了两个不同的拟除虫菊酯结合位点。他们还发现了哺乳动物和昆虫对拟除虫菊酯不同反应之间的分子差异。

  对于目前的研究,该团队专注于一个长期的谜团,即蜜蜂和蜜蜂对大多数拟除虫菊酯非常敏感,但它们对tau-fluvalinate有抵抗力。目前,tau-fluvalinate被广泛用于控制农业害虫和瓦螨,这是世界范围内蜜蜂的最大威胁之一。

  最终,该团队发现该通道对tau-fluvalinate具有抗性,但对其他拟除虫菊酯敏感。进一步的突变分析和计算机模拟揭示了大黄蜂钠通道中的特定氨基酸残基是造成选择性毒性的原因。

  未来的研究将检查来自各种害虫和有益昆虫的钠通道,以探索拟除虫菊酯结合位点的特征,这可以为设计新的和选择性农药奠定基础。它还将阐明有害生物如何随着时间的推移对杀虫剂产生抗性以及有益昆虫如何在田间对它们作出反应。

 

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