促咽侧体素和保幼激素在粘虫蛾迁飞型转化为居留型中的作用

为完善粘虫迁飞行为调控理论和促进害虫迁飞学科发展，本项目在已阐明粘虫蛾存在迁飞型向居留型转化关键时期的基础上，拟对主要环境因子在关键时期使迁飞型转为居留型的调控机制进行研究。通过对不同日龄粘虫蛾进行饥饿处理，测定促咽侧体素(Allatotropin, AT)基因转录水平表达量和保幼激素 (Juvenile hormone, JH)滴度变化，明确饥饿对两者影响的时间特异性；通过对不同日龄粘虫蛾分别进行JHA点滴、Manse-AT注射处理、siRNA注射抑制粘虫蛾AT基因表达，测定其生殖和飞行能力及JH变化，确定AT对JH的作用及两者对生殖和飞行的影响；从而建立"环境信号-AT-JH-生殖和飞行"之间的调控关系模式，最终揭示关键时期环境因子通过AT和JH调控粘虫蛾迁飞型转为居留型的主要机制。本项目实施将为阐明粘虫迁飞行为调控的生理和分子机制、发展昆虫迁飞理论提供新的科学依据。

粘虫是我国及其他亚洲国家粮食作物的重大害虫，给我国的粮食生产造成了巨大经济损失。本项目在已阐明粘虫蛾存在迁飞型向居留型转化关键时期的基础上，对主要环境因子饥饿在关键时期使迁飞型转为居留型的调控机制开展了系统研究。主要结果如下：.明确了粘虫成虫期血淋巴中JH的时序变化及成虫期饥饿对JH的影响，确定了羽化后1日龄是饥饿调控粘虫JH滴度的关键时期，JH的显著提前上升是迁飞型向居留型转化的生理机制。羽化后不同日龄迁飞型粘虫JH呈明显时序变化，羽化后1日龄最低。羽化后1日龄饥饿处理导致粘虫蛾血淋巴中的JH滴度显著提前上升，但对JHI和JHII的影响程度不同。饥饿处理对JHII的影响要高于JHI，表现为1日龄饥饿后粘虫蛾JHII滴度在处理后2-6天均显著高于对照。.研究明确了粘虫AT基因的表达量与JH滴度的动态关系。半定量RT-PCR和实时荧光定量PCR结果均表明关键时期饥饿导致粘虫AT基因表达量显著升高。此外，实时荧光定量PCR和JH滴度的相关分析结果表明，AT基因的表达量和JH滴度尤其是JHII滴度之间存在有显著的正相关关系。.首次确定了粘虫JH和AT作用的关键时期均为成虫羽化后1日龄。不同日龄JHA点滴结果表明，仅羽化后1日龄进行JHA点滴对生殖的促进作用最显著，同时显著抑制飞行能力。1日龄JHA点滴后产卵前期显著缩短，产量整齐度显著增加、产卵量及交配率显著上升等，而飞行能力则极显著降低。但在其他日龄点滴(2-5日龄)则对生殖无类似影响； 1日龄成虫注射AT后，产卵前期显著缩短，而其他日龄(2-4日龄)注射对粘虫生殖无明显促进作用。.采用RNAi方法，揭示了粘虫AT基因的功能，发现AT基因对粘虫生殖和JH滴度变化具有调控作用，是决定粘虫生殖的关键基因。注射的抑制AT基因表达的外源siRNA导致迁飞型粘虫卵巢发育明显减缓、产卵前期显著缩短、产卵量和产卵率下降、JH水平的显著降低。证明了AT基因是调控粘虫生殖以及迁飞型粘虫向居留型转化的上游调控关键基因。. “环境信号-AT-JH-生殖和飞行”之间的相互关系和调控模式为，环境因子饥饿在成虫期关键时期作用于迁飞型粘虫后，刺激了脑组织对AT神经肽的分泌， AT的上升刺激了粘虫的咽侧体而导致JH在关键时期内急剧增加，从而引起飞行肌降解、卵巢发育加速，飞行能力显著降低、产卵显著提前，粘虫蛾由迁飞型转为居留型。