电压门控钠离子通道在神经和其它可兴奋性细胞动作电位的产生和传递中起重要作用。钠离子通道是很多天然神经毒素和化学合成杀虫剂的主要作用靶标,其中包括拟除虫菊酯类杀虫剂。拟除虫菊酯杀虫剂因其对昆虫高毒性、对哺乳动物低毒性,而被广泛用于控制农业害虫和传染性疾病媒介害虫。然而,拟除虫菊酯的大量使用,导致许多害虫对其产生了抗性。由钠离子通道靶标部位敏感度降低而引起的对DDT和拟除虫菊酯的抗性称为击倒抗性。目前,已经在抗性物种中发现了 50多个和抗性相关的kdr突变。许多kdr突变位点经爪蟾卵母细胞表达体系验证,发现确实和拟除虫菊酯抗性相关。kdr位点功能的鉴定,不仅为物种抗性等位基因频率的评估提供精准的分子标记,而且能更好地从分子水平阐明拟除虫菊酯和钠离子通道的相互作用机制。本文结合定点突变、爪蟾卵母细胞表达体系、双电极电压钳技术和计算机模拟,研究若干个非拟除虫菊酯结合位点的kdr突变位点在拟除虫菊酯抗性中的功能。研究发现,从温度敏感的麻痹果蝇突变体钠离子通道中鉴定的突变位点A3k10V和A3p47V改变钠通道的门控,且对Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯的作用显著不同,两者减小了 Ⅰ型拟除虫菊酯诱导的尾电流的幅度,而加快了 Ⅱ型拟除虫菊酯诱导的尾电流的衰减。首次发现kdr位点只改变Ⅱ型拟除虫菊酯诱导的尾电流的衰减,而不影响尾电流的幅度,因此将拟除虫菊酯诱导钠通道产生尾电流的幅度和衰减同时用于评估拟除虫菊酯对钠通道的毒性更为合理。从棉铃虫和烟芽夜蛾抗性品系中鉴定的另两个双突变位点D3i28V和E3i32G对Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯作用也不同。突变体D3i28V降低钠通道对Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯杀虫剂的敏感性,E3i32G单独存在时无作用,而当突变位点E3i32G和D3i28V共同存在时,E3i32G则消除了 D3i28V引起的Ⅱ型拟除虫菊酯诱导的尾电流幅度减小的现象,加快了 Ⅱ型拟除虫菊酯诱导的尾电流的衰减,对Ⅰ型拟除虫菊酯却无影响。尚未发现其他kdr位点间存在这样的联合作用,揭示了 Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯与钠离子通道作用的差异性。抗性埃及伊蚊钠通道的三个突变位点V419L、V1023I和F1565C对拟除虫菊酯杀虫剂抗性中的协同作用研究发现,这三个突变位点在降低埃及伊蚊钠离子通道对拟除虫菊酯敏感性方面有协同作用,特别是V1023I和F1565C双突变体的协同效应,由此提出了 V1023I和F1565C的进化模型,通过检测突变体V1023I的门控和对DDT的敏感性,推测V1023I是在F1565C突变的基础上被拟除虫菊酯筛选的,属于顺序进化。六种天然除虫菊素对德国小蠊钠离子通道的毒性作用研究发现,除虫菊素Ⅰ、除虫菊素Ⅱ和瓜叶除虫菊素Ⅱ的作用较强。现有的拟除虫菊酯是以除虫菊素Ⅰ为基础合成的,但由于拟除虫菊酯抗性,拟除虫菊酯的使用寿命越来越短,因此该研究结果为新的拟除虫菊酯杀虫先导化合物的研究和开发提供了基础。研究中应用电生理的方法代替传统方法进行化合物的筛选是非常有效的。总之,本文研究了钠离子通道中若干非拟除虫菊酯结合位点上的kdr突变位点在拟除虫菊酯抗性中的功能,为更好地理解拟除虫菊酯和钠离子通道的相互作用提供了理论依据,为进一步探索Ⅰ型和Ⅱ型拟除虫菊酯对钠离子通道差异作用的机理提供了研究基础,并为新农药的开发提供了新的思路。