日龄影响棉铃虫雄虫交配行为的机制

The cotton bollworm Helicoverpa armigera is the important pest for economic crop cotton. This pest normally emerge at night and do not mate immediately and mate frequently at 3 days old. Successfully mating is critical to cotton bollworm's reproduction and damage, whereas age affect the sensitivity of sex pheromone and then significantly influence mating behavior. This project will study the difference between the recognization of sex pheromone for different aged males in behavior, neuron and molecular level. The result will explain the mechanism of the regulation of male mating behavior by age and provide new way of pest management.

棉铃虫Helicoverpa armigera是我国经济作物棉花的重要害虫。该害虫一般情况在夜间羽化，雄虫刚羽化时并不交配，往往在羽化后第三天交配逐渐达到高峰。正常交配对棉铃虫繁殖和危害十分重要，而不同日龄雄虫对性信息素敏感性不同，显著影响其交配行为。本项目将从行为和神经水平研究不同日龄棉铃虫雄虫对性信息素识别的差异，并从分子水平确定在这一过程中起关键作用的基因，从而阐释日龄影响性信息素感受敏感性的机制，为该害虫的防治提供新途径。

棉铃虫Helicoverpa armigera是我国经济作物棉花的重要害虫。该害虫一般情况在夜间羽化，雄虫刚羽化时并不交配，往往在羽化后第三天交配逐渐达到高峰。正常交配对棉铃虫繁殖和危害十分重要，而不同日龄雄虫对性信息素敏感性不同，显著影响其交配行为。本研究项目利用行为学、电生理、生物信息学及基因编辑技术，以阐述日龄调控棉铃虫雄虫求偶交配行为的分子机制。结果表明，首先通过行为学记录发现，雄虫在羽化的第一个暗期几乎不交配（交配率2.5%），而在第三个暗期中大部分交配（76.4%）。随后利用电生理记录发现，雄虫对四种性信息素组分的触角电位反应在第三个暗期有所下降。其中，A型感器在第三个暗期对Z11-16:Ald的反应有所下降，而C型感器在第三个暗期对Z9-16:Ald的反应有所提高。同时A型感器在第三个暗期对Z11-16:Ald反应动力学模式发生了变化，表现为自发电位频率增加，振幅减小，并且EC50值明显下降，表明该时期对性信息素更为敏感。进一步利用比较转录组，分析了不同日龄雄虫触角和脑部的相关差异基因，对可能参与相关调控的嗅觉蛋白和神经肽基因进行了筛选，结果表明，在触角中，与性信息素识别相关的性信息素结合蛋白2（HarmPBP2）在第三个暗期表达量明显提高，与性信息素识别随着日龄的增加而增强一致，同时在脑部发现其脂肪激动素（HarmAKH）和胰岛素样肽2（HarmILP2）在第三个暗期内表达量明显提高，与嗅觉介导的求偶交配行为可能相关。最后以HarmPBP2为靶标构建了相应突变体。本研究项目加深了我们对日龄调控昆虫行为的分子机制的认识，同时为开发新型害虫防控技术提供了理论基础。