GBP介导的粘虫密度依赖性多型性状机制研究

The project aims to study the mechanism of growth blocking peptide modulated density-dependent polymorphism in the oriental armyworm Mythimna separata, to acquire new knowledge in terms of cuticle melanism, the immune defense and developmental regulation, to establish research model of density-dependent behavioral traits and to elucidate the role of GBP in regulating the density-dependent behaviors. The study includes: (1) Study the mechanism of density-dependent polymorphism induced by different densities and ways of stimulation (2) By measuring levels of GBP & juvenile hormone, doba-dopamine pathway as well as by using topical application of GBP and RNAi technique, the regulation mode and transduction pathway of GBP in the density-dependent polymorphism are studied (3) Study the behavioral traits of gregarious-solitary, feeding and cannibalism through behavior tracking and motion analysis system and establish the density-dependent behavior mode mediated by GBP (4) Study the density-dependent behavior of cannibalism under natural ecosystems through field investigation and control experiments, to explore the ecological regulation of density-dependent polymorphism and to provide a theoretical basis for the timely forecasting of the armyworm population.

本项目以迁飞性昆虫粘虫为对象，研究生长阻滞肽(GBP)介导的密度依赖性多型性状始发机制，在与密度依赖的表皮黑色素化、免疫防御能力和发育调控方面获得新知识；建立密度依赖的行为性状研究模式，阐明GBP在密度依赖行为性状中的作用和介导方式。研究内容包括：(1) 研究不同密度、不同刺激方式诱发的多型性状始发机制;(2) 通过测定GBP&保幼激素、多巴-多巴胺通路表达水平，结合局部注射GBP和RNAi沉默，研究GBP在粘虫密度依赖的多型性状中调控方式和传递路径；(3) 通过动物行为追踪和动作分析系统，开展粘虫密度依赖的群居-散居、取食和同类相食行为性状研究，建立GBP介导的密度依赖性行为性状模式；(4) 通过野外调查和控制实验，研究自然生态下密度依赖的同类相食行为，探索密度依赖的多型性状自然生态调控方式，为粘虫的适时预测预报提供理论依据。

本项目以迁飞性昆虫粘虫为对象，研究生长阻滞肽（GBP）介导的密度依赖性多型性状始发机制，在与密度依赖的表皮黑色素化、免疫防御能力和发育调控方面获得新知识；建立密度依赖的行为性状研究模式，阐明GBP在密度依赖行为性状中的作用和介导方式。重点目标在于明确粘虫不同密度、不同刺激方式诱发的多型性状始发机制，解析GBP在多型性状发展进程中的作用和传递机制；通过建立粘虫密度依赖的行为性状模式，揭示粘虫迁飞与密度依赖的行为性状变化规律，探索种群结构和行为性状关系，为解析迁飞性害虫的密度依赖效应及实现自然生态害虫调控提供理论依据。重要结果：1、明确了粘虫密度依赖的多型性状与生长周期和发育调控的协同模式，表明GBP在调节粘虫表皮黑化的密度依赖性中发挥重要作用；2、发现光周期的改变对粘虫的飞行定向具有显著影响，表明粘虫可能受到光周期的影响而改变飞行定向性状；3、高低密度饲养的粘虫其昼夜羽化节律变化均受到亚磁场的影响，其中高密度饲养的粘虫种群影响更大。研究结果有助于认识GBP在联系包括密度效应在内的环境刺激和昆虫的多型性状之间扮演着一个重要的神经调节剂作用，通过建立粘虫密度依赖的行为性状模式，探明了GBP在多型性状发展进程中的作用和传递机制，为揭示粘虫迁飞与密度依赖的行为性状变化规律，解析迁飞性害虫的密度依赖效应及实现自然生态害虫调控提供了理论依据。在应用前景方面，未来可考虑利用昆虫GBP基因体外合成GBP并制备成生物农药制剂，开展田间应用，为实施绿色、环保和高效害虫防治和管理提供新的技术支撑。