小菜蛾（Plutella xylostella)的保幼激素干扰效应

The diamondback moth (DBM), Plutella xylostella (L) has been the most serious pest of cruceferous vegetables throughout the world. Since the endocrine disruptors may exert significant and varying impacts on organisms at the population level as well as their offsprings even at a vey low concentration and that has a great value in DBM control. Juvenile hormone is the most important hormone inside the insect bodies and it is involved in almost all physiological, developmental and reproductive processes in insects. Both the biosynthesis and degradation pathways of juvenile hormone have been clearly identified. Among them, the transferance from farnesoic to juvenile hormone is unique only found in insects and juvenile hormone acid methyltransferase (JHAM), Faenesoic acid (FA) epoxide are two key enzymes. Meanwhile, juvenile hormone esterase (JHE)is the most important in juvenile hormone degradation. This project is aimed to set up an RNAi procedure to silence the genes of JHAM, FA epoxide and JHE of RNAi and to find out their impacts on the growth, development, population expansion and the inscticide tolerance of DBM and their offsprings. The research results will help to elucidate the appliaction potential of juvenile hormone disruption in DBM control.

小菜蛾（Plutella xylostella (Linn)）防治已经成为世界性难题，急需寻求新的防治思路。内分泌干扰效应因其对毒物浓度要求低、毒物来源广泛、影响形式多样、种群影响显著而在小菜蛾防治中具有良好的应用前景。保幼激素是昆虫体内最重要的激素，几乎参与了昆虫体内所有生长发育过程，是研究内分泌干扰效应的首选。有关保幼激素合成与降解的路径已经很明确，其中由法尼酸转化至保幼激素为昆虫体内所特有，保幼激素甲基转移酶、法尼酸环氧化酶是两种关键酶；而保幼激素酯酶则是最重要的保幼激素降解酶。本项目拟通过RNAi技术沉默保幼激素甲基转移酶、法尼酸环氧化酶及保幼激素酯酶基因表达，建立保幼激素合成与降解关键酶基因RNAi技术体系；考察保幼激素干扰对小菜蛾试虫及其后代生长、发育、繁殖、种群增长的影响；明确保幼激素干扰对小菜蛾试虫及其后代农药敏感性的影响；阐明保幼激素干扰效应在小菜蛾防治中的应用价值。

小菜蛾（Plutella xylostella）是世界范围内十字花科蔬菜为害最重的害虫，全世界每年因该虫为害所造成的损失及防治费用总和已高达40-50亿美元。长期以来小菜蛾的防治主要依赖农药的使用，但是小菜蛾对农药抗性发展快、水平高，防治效果不断降低。.小菜蛾基因组测序的完成为探讨小菜蛾生长发育的调控提供了极大便利，而RNAi技术的运用又使在基因水平调控小菜蛾生长发育成为可能。保幼激素是昆虫体内最重要的激素，参与了诸多生理过程。由于保幼激素的重要性，长期以来保幼激素一直是新型药剂开发的重要靶标。保幼激素酸甲基转移酶和保幼激素酯酶分别是保幼激素合成与代谢过程中最重要的酶。基于小菜蛾基因组信息，借助RNAi技术，有效沉默这两个基因的表达，可望引发小菜蛾体内保幼激素水平紊乱，从而有效调控小菜蛾的生长发育及其种群数量，进而为其防治提供新的途径。类似地，通过保幼激素酯酶抑制剂的开发与使用，也应该能达到类似效果。但是，有关这方面的工作，在以往的研究中，尚未见报道。这便是本项目的研究背景。.我们首先合成了保幼激素酯酶抑制剂及其反应底物。其后研究了小菜蛾保幼激素酯酶活性在幼虫阶段的变化动态、常用农药对小菜蛾保幼激素酯酶活性的影响、保幼激素酯酶特异性抑制剂与农药先后及联合使用对农药毒力的影响。结果表明随着试虫龄期的增长，保幼激素酯酶活性逐渐升高。在IV龄幼虫阶段，小菜蛾保幼激素酯酶活性先升高后下降。保幼激素酯酶活性抑制后，试虫生长发育延缓、化蛹推迟、成活率降低。保幼激素酯酶抑制后，3龄幼虫对农药的敏感性都表现为降低，4龄幼虫则多数表现为升高。而保幼激素酯酶抑制剂与农药混用后对表现为增效、相加、甚至拮抗三种类型。具体与农药种类、浓度、试虫龄期等因素有关。.根据小菜蛾基因组数据，通过对16个保幼激素酯酶候选基因结构域分析，其中的6个具有保幼激素酯酶的结构特征。进一步地通过表达动态分析，有两个. 基因在小菜蛾生长发育的各个阶段都有表达，但是根据qPCR检测结果，只有一个与保幼激素酯酶活性变化动态相吻合。在此基础上，合成dsRNA，饲喂后显著推迟了试虫化蛹时间，证实该基因为小菜蛾保幼激素酯酶基因。.同样地根据小菜蛾基因组数据，借助生物信息学方法鉴定了小菜蛾保幼激素酸甲基转移酶基因，检测了其表达动态并合成了dsRNA，饲喂后试虫生长发育延缓、化蛹推迟且蛹重降低。