背景:白纹伊蚊(Aedes albopictus)是登革热、寨卡病毒病和基孔肯雅热等蚊媒传染病的重要传播媒介,给世界范围内的人类健康造成重大负担。主要依赖化学杀虫剂的媒介控制是蚊媒传染病预防控制的主要策略。然而,化学杀虫剂的滥用已经导致蚊虫广泛的抗药性问题,尤其是对最常用的拟除虫菊酯类杀虫剂的抗药性,Iron bioavailability阻碍了世界范围内多个地区对蚊媒的有效控制。目前,关于蚊虫抗药性的研究多是在野外监测下对杀虫剂抗性的多因素回顾性分析,从而难以阐明特定蚊虫对单一杀虫剂的抗性演化、适合度代价及其媒介能量影响。目的:1.选择作为拟除虫菊酯类杀虫剂代表性药物的溴氰菊酯单一变量因素来研究白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性演变的规律和机制,筛选抗药性产NSC 127716体内实验剂量生的分子标志物;2.对白纹伊蚊溴氰菊酯抗药性产生的分子靶标进行功能验证,阐明抗性产生的分子机制并研发精准敏感的白纹伊蚊种群抗药性监测的分子检测方法;3.研究抗性机制在白纹伊蚊对溴氰菊酯产生适合度代价的贡献,评估抗性演变、适合度代价对登革病毒(Denguevirus,DENV)媒介能量的综合影响。方法:本研究利用溴氰菊酯对实验室白纹伊蚊敏感品系进行抗性筛选,通过对抗性筛选过程中不同筛选代次的抗性水平监测以及靶标抗性和代谢抗性的检测,分析白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性演变的规律和机制。利用CRISPR/Cas9技术和遗传回交实验对抗性产生的分子靶标进行体内功能的验证,通过计算机蛋白建模和靶标基因转录水平检测阐明分子靶标对抗性产生的具体机制。通过量化对比分析不同抗性机制对适合度代价的贡献,并利用媒介能量公式系统地探讨白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性演化和适合度代价对Ⅱ型登革病毒(DENV-2)传播的综合影响。结果:利用溴氰菊酯对敏感品系加压筛选至第30代,观察到白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性的演变呈现出先缓后快的趋势,并且在白纹伊蚊体内验证了电压门控钠离子通道(voltage-gated sodium channel,VGSC)F1534S突变的引入可以导致敏感品系产生溴氰菊酯抗性,回复突变可以恢复杀虫剂敏感性。F1534S突变导致的抗性表型与钠通道对杀虫剂结合力的下降以及VGSC基因转录水平的下降有关。此外,在野外采集的白纹伊蚊抗性种群中也检测到F1534S突变。基于以上的结果,开发了一种基于F1534S突变应用于白纹伊蚊种群抗性监测的分子检测方法。分离鉴定出代表不同抗性机制的实验室品系,比较代表不同抗性机制的实验室品系的抗性水平和适合度代价。结果发现抗性产生初期出现的F1534S突变杂合不仅能赋予白纹伊蚊种群高水平抗性,并且无selleckchem NN2211显著的适合度代价,导致种群抗性的迅速扩散。由于F1534S突变纯合的适合度代价显著,种群演化出适合度代价较小的I1532T突变以适应筛选压力;随着抗性演化,无显著适合度代价且介导高抗表型的代谢抗性可能会发挥其优势作用。此外,我们发现抗性品系在媒介能量公式中与适合度代价相关的参数降低了其媒介能量,然而抗药性导致的杀虫剂暴露后的高媒介密度逆转了适合度代价带来的劣势,使得抗性品系对DENV-2的媒介能量高于敏感品系。其中,代谢抗性主导的抗性品系的媒介能量最高,主要由于其同时具有较高的抗性水平和最低的适合度代价。结论:我们利用代表性杀虫剂溴氰菊酯建立了敏感品系来源的白纹伊蚊抗药性演化模型。白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性产生的初期是媒介控制的关键,此时白纹伊蚊VGSC基因F1534S突变发挥重要作用。结合F1534S突变的体内功能验证以及野外抗性种群的检测结果,开发了一种基于F1534S突变应用于白纹伊蚊种群抗性监测的分子检测方法。通过对比分析代表不同抗性机制品系的适合度代价,揭示了白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性演化的分子机制。利用媒介能量综合分析抗性水平、适合度代价以及对DENV-2的易感性,发现白纹伊蚊对溴氰菊酯抗性的发展会增大其对登革病毒的传播风险,并且媒介密度的控制仍然是媒介传染病的首要目标。本研究结果将对媒介蚊虫的杀虫剂使用、抗性管理和蚊媒病防控提供科学指引。