褐飞虱迁入群体繁殖力相关的分子标记及其增长趋势预测研究

种群调节的机制是种群生态学的核心。迄今对昆虫种群动态的研究主要集中于外源性调节因子的作用，对内源性调节因子的研究很少，特别是如何利用个体之间的遗传差异来预测昆虫种群（群体）增长趋势还未见报道。本项目选择水稻最重要的迁飞性害虫褐飞虱作为研究对象，利用最新测序技术和统计方法研究与褐飞虱繁殖力相关的卵巢基因表达类型；在生物信息学分析的基础上，利用RNAi技术筛选出影响褐飞虱繁殖力的重要基因3-5个；建立检测单头雌成虫单核苷酸多态性（SNP）的定量PCR技术，鉴定和分析与褐飞虱繁殖力相关的SNP，并利用这些分子标记预测褐飞虱迁入群体的增长趋势。该项目不仅对害虫的预测预报及其预防和控制有重要现实意义，对丰富种群遗传调节学说也具有重要理论意义。

高繁殖力是水稻害虫褐飞虱经常暴发成灾的主要原因之一。本项目首先筛选获得了褐飞虱高繁殖力和低繁殖力种群。通过转录组和蛋白组分析，发现了一批与褐飞虱繁殖力相关的基因，其中有5个蛋白/基因在两个数据库中均上调：卵黄原蛋白(Vg)、丙酮酸脱氢酶、谷氨酰胺合成酶(GS)、热休克蛋白70和90。. 克隆获得了褐飞虱繁殖力相关基因107个。利用褐飞虱饲喂法和注射法RNAi等技术进行筛选和功能鉴定，获得了影响褐飞虱繁殖力的重要基因17个。进一步研究表明，褐飞虱Vg基因对卵巢的成熟和繁殖力起着决定性的作用；转录因子FoxA可通过调节褐飞虱体内的Vg的合成影响褐飞虱的繁殖力；转褐飞虱蜕皮激素受体（EcR）基因的水稻能通过降低其繁殖力来控制褐飞虱，对提高转基因植物的生态安全性具有重要意义。. 获得了与褐飞虱繁殖力正相关的基因7个，包括Vg基因、卵黄原蛋白受体基因(VgR)、血管紧张素转换酶基因(ACE)、Fizzy、Sex-lethal等，利用其中3个基因（Fizzy、Sex lethal和VgR）的表达量建立了褐飞虱繁殖力的预测模型。筛选出与褐飞虱繁殖力显著相关的SNP位点8个，利用2个基因（ACE和VgR）的3个SNP位点也建立了褐飞虱繁殖力预测模型。两个模型的预测准确性均很好。. 首次在褐飞虱活体中发现谷氨酰胺合成酶(GS)可以通过调节谷氨酰胺（Gln）的含量来调控TOR信号通路，并将TOR通路上游的生长因子、营养和能量3条通路结合起来，阐明了谷氨酰胺合成酶调控褐飞虱繁殖力的分子机制。