保幼激素结合蛋白调控桔小实蝇生殖行为的分子机理

The male accessory gland proteins (Acps) secreted by male accessory glands play critical roles in insect fertilization. We focus on the scientific issue on regulation mechanism of Acps in reproduction. Based on the identification of male accessory glands-specific juvenile hormone binding protein (JHBP) previously in Bactrocera dorsalis, an important agricultural pest worldwide, we will conduct the functional study of JHBP in reproduction in this project. RT-qPCR, in-situ hybridization, RNA interference, heterologous expression, immunohistochemistry, as well as digital gene expression profiling analysis will be performed to determine the expression profiling of JHBP in different development stages and also each tissue from male and female B. dorsalis, to investigate the biosynthesis site in male accessory gland, to analysis the functional site of JHBP in female genital tract, to investigate the potential physiological function in mating behavior and the capability of fertility to investigate the regulation mechanism of JHBP in female reproduction. The results of this project are crucial to gain insight for the physiological function of Acps in reproduction, and also will pave the way to study the regulation mechanism of other Acps in reproduction in the future. On the other hand, this result will also provide a new idea and new pesticide target for ecological control of pests.

雄性附腺蛋白在调控昆虫生殖行为、保障生殖效率方面具有重要的作用。本项目围绕“雄性附腺蛋白对昆虫生殖行为的调控机制”这一科学问题，拟以果蔬业重要害虫桔小实蝇Bactrocera dorsalis为研究对象。在对其雄性附腺中特异表达的保幼激素结合蛋白JHBP鉴定的基础上，综合运用荧光定量PCR、原位杂交、RNA干扰、异源表达、免疫组化、比较转录组学等现代分子生物学研究技术，分析JHBP编码基因在桔小实蝇不同发育阶段和不同组织间的时空表达模式、明确JHBP在两类雄性附腺中的合成位点、分析其在雌虫生殖道内的功能位点、明确JHBP在调控桔小实蝇生殖行为方面的生理功能，以及其潜在的生殖调控分子机制。研究结果将在理论上丰富对昆虫雄性附腺蛋白生理功能的认识，为后续研究该类蛋白在生殖调控方面的机理提供重要的理论基础，同时也为研究害虫的生态调控及新药物作用靶标提供新思路。

本项目以重要果蔬业害虫桔小实蝇为研究对象，利用高通量测序技术分析了在桔小实蝇各组织的转录组，明确了其中的基因表达差异，分析筛选到在桔小实蝇生殖器官中高表达和特异性表达的基因，为后续开展功能研究奠定基础。同时，利用高通量蛋白质组学技术开展了桔小实蝇两大生殖器官—卵巢、精巢—在其成虫发育过程中的定量蛋白质组学分析。如精巢中特异性表达的HSP702，TSSK等组织特异性的基因。在蛋白质水平筛选到一些随着桔小实蝇性成熟过程表达量升高的蛋白作为后续功能研究的靶标蛋白，如卵巢特异性表达的GSTe1蛋白。在本项目的支持下，我们重点开展了如下几个基因的功能研究：①桔小实蝇谷氨酸合成酶GSs的功能分析，利用RNAi技术抑制靶基因表达发现桔小实蝇幼虫发育延缓，成虫生殖力下降；②桔小实蝇雄性附腺特异性基因JHBP-like基因功能分析，利用RNAi技术抑制靶基因表达后，桔小实蝇雄虫交配率下降，与之交配的雌成虫生殖力也显著下降，但其参与桔小实蝇生殖行为的分子机制目前尚未明确。研究结果为后续开展实蝇类害虫的行为调控机制研究及行为调控制剂提供了基础数据。