胰岛素信号调节棉铃虫滞育的分子机制

The cotton bollworm, Helicoverpa armigera is an agriculturally important noctuid moth,and the mechanism study on growth and development could find new medicinal targets for preventing pest. In the present study, we compare the differences between diapause and nondiapause individuals, and identify the insulin signaling pathway involved in the regulation of diapause process. We then try to clarify the regulatory network of insulin for controlling the diapause, including regulatory mechanisms of up- and down-stream from insulin signaling, and answer how individual can develop towards adult by the gene regulation. That elucidating the mechanisms of growth and development in insect may systematically understand some unique ability for acclimatizing environment and the diversity for survival, and establish a solid groundwork for preventing pest.

棉铃虫是重要的农业害虫，对棉铃虫生长发育的机理研究可以寻找防治害虫的新药物靶点。本研究围绕胰岛素信号调节棉铃虫滞育的分子机制开展工作，通过比较滞育和非滞育（即发育）两种类型的个体差异，首先鉴定胰岛素信号路径包含在调节滞育的过程。然后初步阐明胰岛素信号路径是如何调节滞育个体的代谢的，即试图回答胰岛素信号路径的分子调节网络如何引发个体进入滞育状态，包括胰岛素信号的上下游调节机制。昆虫自身的生长发育的机制阐明，可以比较系统地理解昆虫的独特机能、适应环境的独特能力和极其丰富的生存多样性，为今后防治害虫奠定基础。

昆虫为了应对恶劣的环境，在进化的过程中获得了有利生存的适应性机制--滞育，滞育个体的低代谢和强抗逆性帮助昆虫度过恶劣环境而生存下来。棉铃虫是重要的农业害虫，对棉铃虫滞育的分子机制研究可以为寻找防治害虫的新药物靶点打下基础。本项目围绕胰岛素调节昆虫滞育为中心，从鉴定胰岛素信号路径、查明胰岛素信号路径引发滞育的分子机制、胰岛素打破滞育的分子机制、胰岛素和蜕皮激素的crosstalk几个方面系统地阐明了胰岛素的引发滞育的作用机制，在本国际重要SCI刊物发表8篇论文，圆满完成了计划任务。取得如下重要结果：（1）发现胰岛素的数量变化取决于环境条件中的光照时间，导致激素基因表达减少，包括PTTH和胰岛素，是滞育引发的直接原因；（2）明确了胰岛素诱导滞育的机制是通过一个独特的胰岛素信号路径引发昆虫滞育；（3）证实一个新的信号路径调节脂肪体的发育，脂肪体产生的中间代谢产物的减少抑制了脑的代谢活性，从而诱导滞育；（4）揭示了胰岛素调节个体的糖代谢的分子机制，发现已糖激酶和低氧诱导因子在滞育过程发挥重要的作用；（5）阐明胰岛素信号和其它激素或路径的互作，包括蜕皮激素、TGF-β信号等，暗示多个信号路径控制昆虫滞育的发生。研究结果不仅深入揭示了昆虫滞育的关键机制，还对于延长生命，理解昆虫的独特机能、适应环境的独特能力和极其丰富的生存多样性，为今后防治害虫奠定基础。