近日，中国农业科学院植物保护研究所崔丽研究员与河南农业大学周琳教授团队在国际权威期刊《Pesticide Biochemistry and Physiology》上联合发表题为“Depleting SfCarE: Innovative strategies for enhancing chlorantraniliprole toxicity through mixing with carbaryl in Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae)”的研究成果。该研究系统揭示了氯虫苯甲酰胺与甲萘威联合使用对草地贪夜蛾产生协同增效作用的关键分子机制。河南农业大学青年老师王芹芹博士为论文第一作者，中国农业科学院植物保护研究所崔丽研究员为论文通讯作者。研究工作得到了周琳教授、中国农业大学梁沛教授、中国农业科学院植物保护研究所芮昌辉研究员和袁会珠研究员等多位专家的指导与支持。
       草地贪夜蛾是一种全球性的重大农业害虫，其防治高度依赖化学农药。然而，长期单一用药导致害虫抗药性日益严重，防治效果下降。寻找高效、可持续的农药使用策略成为当务之急。农药联合使用是延缓抗性、提高药效的常用手段，但其内在的增效机制往往不明确，限制了其科学应用。前期研究首次揭示了氯虫苯甲酰胺和甲萘威对草地贪夜蛾具有显著协同增效作用，通过分析5种解毒代谢酶对药剂胁迫的响应，初步明确了羧酸酯酶（CarEs）活性被抑制可能是氯虫苯甲酰胺与甲萘威协同增效的关键生化机制（Journal of Economic Entomology 2022, 115(4):1257-1267）。基于上述发现，团队成功研发出42%氯虫苯甲酰胺·甲萘威种衣剂，并阐明了该混剂通过提升玉米植株对药剂的吸收效率，实现内吸协同增效与精准对靶防治的机制（Pest Management Science 2023, 79: 464-473）。
       本研究系统解析了草地贪夜蛾的关键CarEs基因SfCarE介导氯虫苯甲酰胺与甲萘威协同增效的关键机制。通过RNA干扰技术敲低SfCarE基因的表达后，草地贪夜蛾体内CarEs活性显著降低，同时对氯虫苯甲酰胺单剂及其与甲萘威的混剂敏感性显著提高，直接证明了SfCarE在药剂代谢中的核心作用。体外代谢与竞争抑制‌表明，SfCarE重组蛋白能够代谢甲萘威和氯虫苯甲酰胺。但当两者共存时，甲萘威能有效抑制重组蛋白对氯虫苯甲酰胺的代谢，导致氯虫苯甲酰胺在体系中的保留量增加，从而表现出更强的生物活性。分子对接和分子动力学模拟表明，SfCarE与药剂的主要相互作用模式是氢键和范德华力，且甲萘威与SfCarE的结合稳定性高于氯虫苯甲酰胺，这为甲萘威能在竞争中“抢占”酶活性位点，保护氯虫苯甲酰胺免遭代谢提供了结构生物学解释。基于上述机制，研究团队提出了一个生动的“盾与矛”协同模型来阐释这一发现：甲萘威首先与害虫体内的关键解毒酶SfCarE牢固结合，如同一面“分子盾牌”，阻挡了该酶对氯虫苯甲酰胺（矛）的代谢分解，在“盾”的保护下，这支“矛”能够更安全、持久地作用于害虫的靶标鱼尼丁受体，最终高效地完成“致命一击”。这种“盾护矛攻”的协同模式，不仅极大提升了杀虫效率，更重要的是，通过减少氯虫苯甲酰胺被代谢的风险，有助于延缓田间草地贪夜蛾种群对氯虫苯甲酰胺产生抗药性。本研究从‌代谢酶竞争抑制‌的角度，系统揭示了农药组合协同增效的分子机制，可为未来开发用于综合治理害虫抗性的新型农药组合提供宝贵思路。
 

 

文章链接：//doi.org/10.1016/j.pestbp.2025.106932