视黄酸受体(LmRXR)在飞蝗两型转变中的功能分析

以我国重要的农业害虫-飞蝗为研究对象，依据前期基因芯片以及转录组分析的结果，针对飞蝗群居型和散居型之间以及发育过程中出现表达显著差异的视黄酸受体基因（LmRXR），利用定量PCR、Western印迹和RNA干扰等技术，阐明LmRXR基因的时空表达、干扰表达以及群居化和散居化过程中的表达模式，并且结合行为学分析，揭示LmRXR基因在调节飞蝗两型转变中的功能，确立LmRXR基因与型变之间的关系。同时，利用基因芯片研究LmRXR基因干扰的群居型和散居型飞蝗分别在散居化和群居化过程中发生变化的基因表达谱，利用计算生物学的方法富集处理前后差异表达的基因家族类型和信号途径，并通过定量PCR进行验证，初步阐明LmRXR基因调节飞蝗两型转变的分子机理，为蝗灾治理和药物筛选提供新靶点和新思路。

基于章鱼胺受体OARα能够调节飞蝗群居化过程中嗅觉吸引行为的变化，我们采用RNA-seq技术分析章鱼胺受体OARα干扰之后群居型飞蝗脑转录组表达谱，分析受OARα调节的下游靶基因，分析发现视黄酸信号途径中关键组分编码视黄醛结合蛋白基因（CRALBP）表达下调。因而视黄酸信号途径可能作为OARα下游的组分调节飞蝗嗅觉吸引行为的变化。通过对脑中RXR和CRALBP基因在型变中的基因表达趋势分析发现，RXR在群居化过程中逐步升高，而在散居化过程中表达稳定。CRALBP经过4 小时群居化后，表达升高。这些结果表明这两个基因或许调节飞蝗型变。通过RNA干扰技术分析发现，RXR和CRALBP的表达降低诱导群居型朝散居型方向转变，并且诱导了群居型飞蝗从嗅觉吸引行为朝排斥行为的转变。散居型飞蝗经过RXR和CRALBP干扰后，经过32小时群居化后，分析发现散居型飞蝗仍表现出散居型行为。Y型管分析显示这些昆虫在经过32 h的群居化后表现出排斥行为。另外，章鱼胺并不能在RXR和CRALBP干扰后恢复散居型飞蝗的群居型行为，并且这个化合物也不能继续维持群居型的吸引行为。在RXR和CRALBP干扰的散居型飞蝗中，章鱼胺不能够诱导其朝群居型方向转变，并且也不能诱导嗅觉行为从排斥到吸引行为的转变。虽然RXR和CRALBP在视叶中显示很高的表达水平，但是RXR和CRALBP显著降低了这些基因在视叶和脑中的表达水平。并且行为分析发现，视叶中表达水平的降低，这并不影响型变过程中嗅觉行为的变化。我们进一步使用基因芯片检测了群居型和散居型飞蝗在发育过程中的基因表达谱。CPP-SOM分析发现了发育过程中型特异的基因表达模式。通过KOBAS算法进行信号途径的富集分析发现钙离子信号途径调节发育过程中的型变的发生。因此，RXR和CRALBP作为OARα下游的信号途径分子调节群居化过程中嗅觉吸引行为的变化。本研究首次发现RXR和CRALBP调节嗅觉行为，并且能够调节型变过程中嗅觉吸引行为的变化，进一步加深视黄酸信号途径调节嗅觉行为以及型变可塑性机理的认识。 .目前受此课题资助，已经发表中文核心期刊1篇，在行为学领域top15%杂志发表SCI论文1篇。正在PNAS审稿1篇，近期拟投稿2篇。