异针蟋的种内翅型分化机制与声学适应性进化研究

Intraspecific morphology dimorphism is a common phenomenon among insecta, eg., green and brown type; gregarious and solitarious; macropters and brachypters etc., thereinto, wing dimorphism has been studied by a large number of scholars, however, the mechanism of it is still pending. This project aimed at exploring the mechanism and adaption of wing dimorphism from Pteronemobius yezoensis. by changing artificial climate, transcriptome and small RNA analysis, we pretend to reveal the ecological and molecular mechanism of wing dimorphism in Orthoptera species, moreover, the time, frequency domain, spatial distribution of the coutship songs in P. yezoensis will also studied to see the acoustic adaptions followed by wing differentiation. All the results will showed the mechanism and the adaptions of wing dimorphism phenomenon, give us better understand of the dynamic change and migration of forestal, agricaultral and health pests , and then provide us some controling stragedy on these insects.

昆虫种内的形态学分化一直是昆虫学研究的热点，其中，长翅型和短翅型的分化是一种十分常见的形态分化现象，且翅型的分化直接与昆虫的生殖、迁徙能力相关，然而，对于昆虫翅型分化的决定机制和适应性进化等很多科学问题还有待进一步的研究探讨。本项目拟对北海道异针蟋的种内翅型分化机制以及翅型分化后带来的声信号适应性进行探索：通过改变人工气候条件、转录组和小RNA测序分析等手段对异针蟋翅型分化的环境决定因素和分子生物机制进行研究；并以翅型分化带来的鸣声信号分化为切入点，对长短翅型异针蟋鸣声的时、频域和声场空间分布特征进行分析，结合鸣声回放实验，揭示翅型分化带来的求偶信号适应性进化。研究结果拟对异针蟋种内翅型分化的机制以及翅型分化带来的适应性进行解释，从而使我们更好的理解昆虫的种群动态变化、迁飞机制等基本科学问题，进而为预防其他重要的农、林、卫生害虫的种群扩散提供理论依据。

翅的多态性是一种在昆虫中广泛存在的现象，一般分为长翅型与短翅型，他对于昆虫的生态适应性具有很重要的意义。但是，长、短翅型决定的分子机制并不清楚。本项目对蟋蟀的8个虫期（包括落翅高峰期）的差异表达基因进行了研究，发现在翅脱落的高峰期，很多基因高度上调，基于WGCNA分析，141,456个功能基因中21,922个差异表达基因被划分为18个差异表达模块，并且我们队其中与落翅表型高度相关的模块进行了进一步的STEM和CYTOSCAPE研究，并筛选出5个与翅脱落高度相关的候选基因（AdomHSP40: Heat shock protein 40, AdomCFDP: Craniofacial development protein, AdomDIS3L: DIS3 Like 3'-5' Exoribonuclease）进行RNA干扰验证。其中，AdomHSP40基因可以显著降低蟋蟀的落翅率。这些发现揭示了蟋蟀中长短翅形成的分子机制，其机制区别与其他翅多态性昆虫，如褐飞虱是完全不同的。