Spodoptera frugiperda, commonly known as the fall armyworm (FAW), is a major pest across the globe due to its broad host range and distribution worldwide. We investigated the function of microRNAs (miRNAs) in the detoxification of insecticides, with a specific focus on its susceptibility to chlorantraniliprole which is widely utilized insecticide for its management. miRNAs are small non-coding RNA molecules, crucial for post-transcriptional regulation of gene expression. This study aims to elucidate the impact of these miRNAs on the expression of cytochrome P450 genes, which play a significant role in conferring insecticide resistance. We identified notable changes in the abundance of two specific miRNAs, sfr-miR-10465-5p and sfr-miR- 10476-5p through RNA sequencing, after chlorantraniliprole exposure. These miRNAs exhibited significantly high expression in the fat body tissue, while showing relatively lower expression in the head, midgut, and malpighian tubules. Further analysis suggested that these miRNAs might target specific cytochrome P450 genes, like CYP4C1 and CYP4C21, which are known to play a role in insecticide resistance development. Experimentation with miRNA mimics through microinjection revealed a notable increase in the survival rates of S. frugiperda larvae when subjected to chlorantraniliprole exposure, with a significant reduction in CYP4C1 and CYP4C21 gene expression levels. This suggests a direct connection between the miRNAs and the increased tolerance of Spodoptera larvae to the insecticide. Our research presents the complex function of miRNAs in gene expression regulation related to insecticide resistance, offering valuable insights into the molecular mechanisms of chlorantraniliprole resistance in S. frugiperda. These findings pave the way for further investigations into miRNA roles and their potential in managing pesticide resistance in agricultural pests.

ATP-binding cassette (ABC) transporter는 다양한 기질을 세포 밖과 세포 안으로 수송하는 대표적인 수송단백질이다. 곤충에서 ABC transporter는 살충제에 대한 저항성을 발달시키는 중요한 역할을 한다. 현재까지 모델곤충인 초파리를 대상으로 ABC transporter의 살충제 교차저항성에 관한 연구는 많이 수행되어오지 않았다. 본 연구에서는 ABC transporter에 속하는 Mdr49A 유전자가 여섯 종류의 살충제에 보이는 교차저항성 기작을 형질전환 초파리를 이용하여 구명하였다. 초파리 91-R과 91-C 계통은 공통된 조상으로부터 유래되었으며 91-R은 60년 이상 DDT에 노출되었지만 91-C는 어떠한 살충제에도 노출되지 않고 유지되어 왔다. 91-R 계통의 MDR49A 단백질에서 유래된 3개의 아미노산 돌연변이를 형질전환 초파리에 과발현 시켰을 때 carbofuran에 대해서 2.0~6.7배 그리고 permethrin에 대해서 2.5~10.5배의 교차저항성을 나타 낸 반면 다른 약제, abamectin, imidacloprid, methoxychlor, prothiofos에 대해서는 어떠한 교차저항성도 나타내지 않았다. 이상의 결과는 Mdr49A 유전자의 과발현과 더불어 3개의 아미노산 돌연변이는 두 개 약제, carbofuran과 permethrin에 대해 교차저항성 기능을 한다고 제시하고 있다