胚胎期致死基因pdp-1在亚洲玉米螟遗传控制中的应用研究

The Asian corn borer(ACB), Ostrinia furnacalis, is a serious pest of corn, sorghum and cotton in China and other Asian countries. Nowadays, the main ACB control largely depends on chemical pesticides. However, over-spraying of pesticides has caused serious problems such as environmental pollution, food safety issues and pest resistance. Therefore, novel technologies are badly needed for the ACB control.The species-specific sterile insect technique (SIT) offers an effective alternative for insect population management. In recent years, genetic, particularly transgenic, technologies aimed solely at target pests, showed their advantages as a species-specific, environmentally friendly and non-polluting pest control strategy. Developing insect transgenic techniques also contributed to SIT.. In the present study, we plan to use pdp-1 gene as a target gene in the gentic control of ACB. Pdp-1 has been demonstrated to be an embryonic lethal gene in anonther Lepidopteran insect, Bombyx mori, in our previous study.Further research will be carried on to investigate physiological function of pdp-1 in ACB. Finally pdp-1 will be used to construct an sex-specific lethal trangenic system in ACB. This research will make great contribution to the future genetic control of ACB.

亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis是我国乃至东南亚国家的一种重要的农作物害虫。目前杀灭包括亚洲玉米螟在内农作物害虫的方法基本都是使用化学农药，我国有迫切需求寻找对环境友好、高效、低毒，与以往传统防治策略相异的防治害虫新途径，从而开发出以生态友好方式对作物害虫来进行治理的技术体系。近年来，随着分子生物学和昆虫转基因技术的不断发展，利用昆虫转基因技术培育并释放带有条件性致死基因的转基因昆虫已经成为害虫防治的新方向，有着广泛的应用前景。本研究拟在前期研究的基础上, 采用胚胎期致死基因pdp-1作为靶标基因，在进一步阐明其在亚洲玉米螟生理生态中的作用及其机制的基础上，利用本实验室开发出的亚洲玉米螟转基因技术来构建条件性性别特异致死的亚洲玉米螟转基因种群，为最终通过野外释放降低害虫种群密度的方法，达到对玉米螟进行遗传控制的目的奠定实验基础，从而开拓出害虫防治的新途径。

在本基金资助下，我们成功地在亚洲玉米螟和鞘翅目害虫赤拟谷盗中克隆了PDP1基因并通过RNAi的方法开展了功能研究。此外，我们以鳞翅目代表性模式昆虫家蚕为主要对象，克隆了雌性特异表达启动子vg并验证其活性，利用性别决定基因dsx的性别特异剪接方式构建了家蚕的性别特异致死体系。并利用基因组编辑技术构建了家蚕雌性不育体系以及鉴定了一系列可用于害虫遗传控制的靶标基因。这些研究成果为亚洲玉米螟的遗传控制提供了性别特异性调控元件、转基因和基因组编辑等遗传操作手段以及包括PDP1在内的一系列靶标基因，为今后通过遗传控制的方法防治亚洲玉米螟提供实践依据，有望在鳞翅目害虫的遗传控制中得到应用。共发表研究论文11篇，其中SCI期刊上发表论文10篇，包括美国科学院院报（PNAS）、英国皇家学会学报（PRSB）、RNA Biology等知名国际期刊。