DOI: https://doi.org/10.1093/gbe/evag039
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41718473
تاريخ النشر: 2026-02-19
المؤلف: Tiphaine Bacot وآخرون
الموضوع الرئيسي: مقاومة الحشرات وعلم الوراثة
نظرة عامة
تبحث هذه الدراسة في الآليات الجينية لمقاومة المبيدات الحشرية في بعوض النمر الآسيوي، *Aedes albopictus*، وخاصة في جزيرة لا ريونيون، حيث أدى الاستخدام المكثف لمبيدات الحشرات من نوع البيريثرويد إلى زيادة المقاومة. أكدت الاختبارات البيولوجية وجود أليلات مقاومة في السكان الميدانيين، وزادت عملية الاختيار في المختبر من ظاهرة المقاومة. من خلال تحليل تسلسل الجينوم الكامل (Pool-seq) وتحليل تسلسل RNA (RNA-seq)، لم تجد الدراسة أي طفرات مقاومة في مواقع الهدف؛ بل حددت إنزيمات إزالة السموم المفرطة التعبير، مثل السيتوكروم P450، والنقل، وناقلات ABC، المرتبطة بتمثيل البيريثرويد. ومن الجدير بالذكر أن واحدة فقط من الجينات المفرطة التعبير كانت مرتبطة بتكرار الجين، بينما بدا أن معظمها خاضع لتنظيم عابر.
كما سلطت الدراسة الضوء على سوبرلوكس مقلوب بحجم 9 ميغابايت يظهر توقيعات اختيار على مستوى الجينوم استجابة لضغوط المبيدات الحشرية، على الرغم من أن أهميته الظاهرية لا تزال غير واضحة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن المقاومة الأيضية المتعددة الجينات الملحوظة في هذه المجموعة من البعوض هي نتيجة رئيسية للتكيف المحلي. من الناحية العملية، تقدم الدراسة مجموعة من العلامات الجينية لمراقبة مقاومة البيريثرويد في *Aedes albopictus* عبر جنوب غرب المحيط الهندي، وهي منطقة معرضة لتفشي الفيروسات الحشرية المتكررة، مما يبرز الإمكانية لظهور ظواهر مقاومة إضافية بسبب الضغوط البيئية المستمرة.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على الاستجابات التكيفية للسكان الطبيعيين تجاه الضغوط الانتقائية الناتجة عن الإنسان، مع التركيز بشكل خاص على تطور مقاومة المبيدات الحشرية في بعوض Aedes، والتي تعتبر ناقلات مهمة للأمراض الفيروسية. تؤكد الدراسة على أهمية فهم الآليات الجينية وراء هذه التكيفات من أجل إدارة فعالة للسكان. تم ربط *Aedes albopictus*، بشكل خاص، بعودة ظهور أمراض مثل حمى الضنك وحمى شيكونغونيا، حيث تعتبر مبيدات البيريثرويد، مثل دلتامثرين، هي الطريقة الرئيسية للتحكم. ومع ذلك، فإن تطور المقاومة من خلال آليات مختلفة، بما في ذلك طفرات مقاومة الانهيار (Kdr) والمقاومة الأيضية، يشكل تحديات لجهود السيطرة على الناقلات.
تشير الورقة إلى أنه بينما تم وصف طفرات Kdr التي تؤثر على جين قناة الصوديوم المعتمدة على الجهد (VGSC) بشكل جيد نسبيًا، لا يزال الأساس الجيني للمقاومة الأيضية أقل فهمًا بسبب تعقيد وازدواجية مسارات إزالة السموم. يرتبط ظهور المقاومة في مجموعات *Aedes albopictus*، وخاصة في جزيرة لا ريونيون، بالاستخدام المكثف لدلتامثرين منذ عام 2006. تهدف الدراسة إلى توضيح الأسس الجينية لمقاومة دلتامثرين في هذه المجموعات من خلال مزيج من الدراسات الميدانية والتقنيات الجينومية المتقدمة، بما في ذلك RNA-seq وPool-seq للجينوم الكامل. من خلال تحديد أليلات المقاومة وسياقاتها الجينومية، تسعى الدراسة إلى تقديم علامات جزيئية جديدة لتتبع مقاومة المبيدات الحشرية وإبلاغ استراتيجيات السيطرة على الناقلات المستقبلية في منطقة جنوب غرب المحيط الهندي.
الطرق
في هذه الدراسة، تم الحفاظ على خطوط البعوض تحت ظروف مختبرية محكومة (27 ± 2 درجة مئوية، 70 ± 10% رطوبة نسبية، ودورة ضوء/ظلام 14 ساعة: 10 ساعات) لتقليل الانجراف الجيني، مع أحجام السكان تتجاوز 1000 فرد. تم تربية اليرقات في مياه الصنبور وتغذيتها بكرات القش، بينما تم إيواء البالغين في أقفاص شبكية وتزويدهم بمحلول عسل بنسبة 10%. تم إجراء تغذية دموية على الفئران لتسهيل إنتاج البيض للأجيال اللاحقة. تم إنشاء مجموعة مركبة من ستة مجموعات ميدانية تم جمعها في جزيرة لا ريونيون، تلتها جيلين من الخلط الجيني (F1 إلى F3). تم تقسيم هذه المجموعة المركبة إلى خطين: أحدهما تم الحفاظ عليه بدون اختيار للمبيدات (خط NS) والآخر خضع لاختيار دلتامثرين لمدة خمسة أجيال (خط Sel).
شمل الاختيار تعريض دفعات من 25 بعوضة بالغة غير مغذية للدم لأوراق مرشحة مشبعة بدلتامثرين، مع تعديل أوقات التعرض لتحقيق معدل وفيات يتراوح بين 40-60%. تم تجميع الأفراد الناجين للتكاثر. بالإضافة إلى ذلك، تم تضمين ثلاث مجموعات ميدانية تم أخذ عينات منها في عام 2021، وكان هناك سلالة حساسة من المختبر (SRun) من جزيرة لا ريونيون كمرجع. بالنسبة للتحليلات الجزيئية، تم تحديد الجينات والبوليمورفisms المرتبطة بالمقاومة من خلال خمسة مقارنات ثنائية: ‘Sel مقابل NS’، ‘Sel مقابل SRun’، و’كل مجموعة ميدانية مقابل SRun’، مع الاحتفاظ فقط بتلك التي تظهر تباينات متسقة عبر جميع المقارنات.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” في الورقة البحثية النتائج المستمدة من التجارب أو التحليلات التي تم إجراؤها. عادةً ما يتضمن بيانات كمية، مثل مقاييس إحصائية، وملاحظات نوعية تدعم الفرضيات أو أسئلة البحث المطروحة سابقًا في الدراسة. غالبًا ما يتم توضيح النتائج الرئيسية من خلال جداول أو رسوم بيانية أو أشكال، والتي توفر تمثيلًا بصريًا لاتجاهات البيانات والارتباطات.
قد يسلط القسم أيضًا الضوء على النتائج المهمة، مثل تأكيد نموذج نظري أو تحديد أنماط جديدة ضمن البيانات. بالإضافة إلى ذلك، يتم مناقشة أي شذوذ أو نتائج غير متوقعة لتوفير فهم شامل لتداعيات البحث. بشكل عام، يخدم هذا القسم لنقل الاكتشافات الأساسية التي تساهم في مجال الدراسة وقد يقترح اتجاهات للبحث المستقبلي.
المناقشة
تكشف الأبحاث التي أجريت على مقاومة دلتامثرين في مجموعات *Aedes albopictus* من جزيرة لا ريونيون عن نتائج مهمة تتعلق بالآليات الجينية الكامنة وراء هذه المقاومة. أكدت الاختبارات البيولوجية وجود أليلات مقاومة في ثلاث مجموعات ميدانية، مع انخفاض ملحوظ في معدلات الوفيات مقارنة بخط مرجعي حساس. استخدمت الدراسة خطًا مركبًا، تم اختياره وغير المختار للتعرض لدلتامثرين، لإظهار أن أليلات المقاومة ليست ثابتة في الميدان ولكن يمكن اختيارها بشكل أكبر في البيئات المحكومة. من المهم أن تسلسل الجينوم الكامل لم يحدد طفرات Kdr المعروفة المرتبطة بمقاومة البيريثرويد، مما يشير إلى أن ظاهرة المقاومة مرتبطة بشكل أساسي بزيادة التعبير عن إنزيمات إزالة السموم، وخاصة من عائلات الجينات مثل السيتوكروم P450، وإنزيمات نقل الجلوتاثيون، وناقلات ABC.
كما أشار التحليل إلى أن المقاومة لا تتأثر بشكل كبير بأحداث الانقسام البديل، وتم تحديد تكرار جيني كبير يؤثر على P450 CYP6d5، والذي قد يساهم في زيادة التعبير عنه. علاوة على ذلك، سلطت الدراسة الضوء على انقلاب جيني كبير على الكروموسوم 2 يبدو أنه تحت ضغط اختيار من دلتامثرين، على الرغم من أن الجينات المحددة التي تقود هذا الاختيار لا تزال غير واضحة. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن المقاومة الأيضية في لا ريونيون هي نتيجة للتكيف المحلي من خلال اختيار متغيرات إنزيم إزالة السموم بدلاً من إدخال طفرات Kdr، مما يبرز الحاجة إلى المراقبة المستمرة لآليات المقاومة في هذه المنطقة لإبلاغ استراتيجيات السيطرة على الناقلات.
DOI: https://doi.org/10.1093/gbe/evag039
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41718473
Publication Date: 2026-02-19
Author(s): Tiphaine Bacot et al.
Primary Topic: Insect Resistance and Genetics
Overview
This research investigates the genetic mechanisms of insecticide resistance in the Asian tiger mosquito, *Aedes albopictus*, particularly in La Réunion island, where the extensive use of pyrethroid insecticides has led to increased resistance. Bioassays confirmed the presence of resistance alleles in field populations, and laboratory selection further enhanced the resistance phenotype. Through whole genome Pool-seq and RNA-seq analyses, the study found no target-site resistance mutations; instead, it identified over-expressed detoxification enzymes, such as cytochrome P450s, transferases, and ABC-transporters, which are associated with pyrethroid metabolism. Notably, only one of the over-expressed genes was linked to gene duplication, while most appeared to be trans-regulated.
The research also highlighted a 9 Mb inverted superlocus exhibiting genome-wide selection signatures in response to insecticide pressure, although its phenotypical significance remains unclear. Overall, the findings suggest that the observed multigenic metabolic resistance in this mosquito population is primarily a result of local adaptation. From a practical standpoint, the study offers a set of genetic markers for monitoring pyrethroid resistance in *Aedes albopictus* across the South-West Indian Ocean, an area prone to recurrent arbovirus outbreaks, emphasizing the potential for additive resistance phenotypes due to ongoing environmental pressures.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the adaptive responses of natural populations to human-induced selective pressures, particularly focusing on the evolution of insecticide resistance in Aedes mosquitoes, which are significant vectors for arboviral diseases. The study underscores the importance of understanding the genetic mechanisms behind such adaptations for effective population management. Aedes albopictus, in particular, has been implicated in the resurgence of diseases like dengue and chikungunya, with pyrethroid insecticides, such as deltamethrin, being the primary control method. However, the development of resistance through various mechanisms, including Knock-down resistance (Kdr) mutations and metabolic resistance, poses challenges to vector control efforts.
The paper notes that while Kdr mutations affecting the voltage-gated sodium channel (VGSC) gene are relatively well-characterized, the genetic basis of metabolic resistance remains less understood due to the complexity and redundancy of detoxification pathways. The emergence of resistance in Aedes albopictus populations, particularly in La Réunion island, is linked to the extensive use of deltamethrin since 2006. The study aims to elucidate the genetic underpinnings of deltamethrin resistance in these populations through a combination of field studies and advanced genomic techniques, including RNA-seq and whole genome Pool-seq. By identifying resistance alleles and their genomic contexts, the research seeks to provide novel molecular markers for tracking insecticide resistance and to inform future vector control strategies in the South-West Indian Ocean region.
Methods
In this study, mosquito lines were maintained under controlled insectary conditions (27 ± 2°C, 70 ± 10% relative humidity, and a 14h:10h light/dark cycle) to minimize genetic drift, with population sizes exceeding 1000 individuals. Larvae were reared in tap water and fed hay pellets, while adults were housed in mesh cages and provided with a 10% honey solution. Blood feeding on mice was performed to facilitate egg generation for subsequent generations. A composite population was established from six field populations collected in La Réunion island, followed by two generations of genetic mixing (F1 to F3). This composite was divided into two lines: one maintained without insecticide selection (NS line) and the other subjected to deltamethrin selection for five generations (Sel line).
Selection involved exposing batches of 25 non-blood-fed adult mosquitoes to deltamethrin-impregnated filter papers, with exposure times adjusted to achieve 40-60% mortality. Surviving individuals were pooled for reproduction. Additionally, three field populations sampled in 2021 were included, and a laboratory susceptible strain (SRun) from La Réunion island served as a reference. For molecular analyses, genes and polymorphisms linked to resistance were identified through five pairwise comparisons: ‘Sel vs NS’, ‘Sel vs SRun’, and ‘each field population vs SRun’, retaining only those showing consistent variations across all comparisons.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments or analyses. It typically includes quantitative data, such as statistical measures, and qualitative observations that support the hypotheses or research questions posed earlier in the study. Key results are often illustrated through tables, graphs, or figures, which provide a visual representation of the data trends and correlations.
The section may also highlight significant outcomes, such as the confirmation of a theoretical model or the identification of new patterns within the data. Additionally, any anomalies or unexpected results are discussed to provide a comprehensive understanding of the research implications. Overall, this section serves to convey the essential discoveries that contribute to the field of study and may suggest directions for future research.
Discussion
The research conducted on deltamethrin resistance in Aedes albopictus populations from La Réunion island reveals significant findings regarding the genetic mechanisms underlying this resistance. Bioassays confirmed the presence of resistance alleles in three field populations, with a notable decrease in mortality rates compared to a susceptible reference line. The study utilized a composite line, both selected and non-selected for deltamethrin exposure, to demonstrate that resistance alleles are not fixed in the field but can be further selected in controlled environments. Importantly, whole genome sequencing did not identify known Kdr mutations associated with pyrethroid resistance, suggesting that the resistance phenotype is primarily linked to the over-transcription of detoxification enzymes, particularly from gene families such as cytochrome P450s, glutathione S-transferases, and ABC-transporters.
The analysis also indicated that resistance is not significantly influenced by alternative splicing events, and a genomic duplication affecting the P450 CYP6d5 was identified, which may contribute to its over-expression. Furthermore, the study highlighted a large genomic inversion on chromosome 2 that appears to be under selection pressure from deltamethrin, although the specific genes driving this selection remain unclear. Overall, the findings suggest that metabolic resistance in La Réunion is a result of local adaptation through the selection of detoxification enzyme variants rather than the introduction of Kdr mutations, emphasizing the need for ongoing surveillance of resistance mechanisms in this region to inform vector control strategies.