SlGSTE1在斜纹夜蛾宿主植物适应性中的功能与表达调控机理研究

Insect generalists can adapte a wide of range of plants by their complicated detoxifying-enzyme systems, in which different enzyme isoforms detoxify different plant allelochemicals. This mechanism also results in the different sensitivity of the insects to insecticides. This causes difficulties to the development of the strategies of pest management in which a single detoxifying enzyme is used. There is few report on the study of the regulatory pathways of the detoxification enzymes of insects feeding on different host plants and no study on the transcriptional and post-transcriptional regulation of the expression of these enzymes. In this project, we will focus on a detoxification enzyme, glutathione S-transferase SlGSTE1 in Spodoptera litura and study the function and molecular machanism of expression regulation of this gene. The study will include four aspects: （1）The indcued expressions and detoxicification function of SlGSTe1 in response to different plant allelochemicals; (2) the function analysis by RNAi; (3) signal pathway analysis of SlGSTe1 expression in response to different plant allelochemicals; (4) the mechanism of post-transcriptional regulation of SlGSTe1. The aim of this study is to explore the possibilities of developing new techniques and strategies for pest insect controlling by using SlGSTE1 as a molecular target.

杂食性昆虫以其复杂的解毒酶系统，对不同毒性的植物次生物质进行解毒，而使昆虫得以进食多种植物；同时也会造成进食不同植物的昆虫对杀虫剂敏感性的不同。因此，这给以解毒酶为靶标开展害虫防治带来困难。目前昆虫解毒酶应答植物的表达调控途径研究极少，特别是在转录和转录后水平调控的研究未见报道。本项目针对从重要农业害虫斜纹夜蛾中发现的谷胱甘肽转移酶SlGSTE1，从4个方面开展该解毒酶在适应不同宿主植物中的功能与表达调控的分子机理研究：1) 斜纹夜蛾SlGSTE1对不同宿主植物次生物质应答与降解作用； 2) SlGSTE1功能的RNA干扰分析；3) 诱导SlGSTE1表达的信号途径和调控机理；4) SlGSTE1基因表达的转录后水平调控机理。通过研究斜纹夜蛾中 SlGSTE1的功能、解毒途径和表达调控机理，为探索以SlGSTE1为靶标的害虫防治方法和策略、降低抗药性和减少环境污染，提供理论依据和技术支撑。

. 植物以其次生物质防御昆虫的进食，而多食性昆虫则以庞大的解毒酶系统应对毒性植物次生物质，而得以进食植物。本项目从解毒酶出发，围绕我们早期发现的可能在农业害虫斜纹夜蛾适应植物中发挥重要作用的谷胱甘肽转移酶 SlGSTE1，开展其功能和表达调控机理研究，以探讨昆虫解毒酶在多食性 昆虫适应植物中的作用机制，为筛选和鉴定出可用于害虫防治的靶标分子提供理论支持。研究获得了以下结果：1）功能研究证明了Slgste1基因可能是斜纹夜蛾可以适应不同宿主植物的一个重要的基因；2）Slgste1基因的蛋白表达量与斜纹夜蛾植物进食量成正比，其酶活性分析证明它具有广泛的底物范围，其中对植物次生物质和脂质过氧化产物的结合力较强；3）转录因子Nrf2响应多种植物次生物质表达上调后，通过结合Slgste1启动子而促进了Slgste1的表达；4）转录因子Hairy间接通过Nrf2 促进Slgste1 表达；5）通过对在斜纹夜蛾进食芥菜时表达下调miRNAs的分析，鉴定出几个作用Slgste1的miRNAs，其中以鳞翅目序列保守的miR-375-3p作用最显著，注射miR-375-3p致使斜纹夜蛾死亡率显著增加；6） miR-34 在斜纹夜蛾进食芥菜过程中正调控SlGSTE1表达。研究结果表明多途径促进了SlGSTE1的高水平表达，使之在斜纹夜蛾适应植物中发挥作用。研究获得了几个可用于害虫防治的候选miRNAs。.