飞蝗两型转变的基因组学研究

以我国重大农业害虫- - 飞蝗为研究对象，从整体、系统的角度，综合运用基因组学和生物信息学的多种技术手段（如OligoDNA基因芯片、RNAi干扰、定量PCR、甲基化等），在行为、发育和遗传三个层面上，全方位地来探索和认识飞蝗型变的分子调控机理。基于自主开发的OligoDNA基因芯片技术，大规模筛选与型变诱发和神经调控、发育与内分泌调控以及母体效应与表观遗传相关的差异表达基因。在此基础上，利用定量PCR和RNAi干扰等技术，阐明候选基因的时空表达、应激表达和干扰表达。将RNAi干扰与行为学测定等技术相结合，揭示候选基因在行为学上的功能。拟回答有哪些基因和代谢途径参与了飞蝗型变过程，这些基因在型变中的具体功能是什么，以及这些基因和调控途径间的相互关系。本项目将为深刻理解和揭示飞蝗型变的机制开辟全新的道路。

飞蝗是我国非常重要的农业害虫。其两型转变是蝗灾爆发的关键步骤。飞蝗型变现象涉及到多个生物学过程，分子调控机制非常复杂。本项目利用基因组学、生物信息学和分子生物学等多种手段，在行为、发育和遗传等多个层面上，揭示了飞蝗型变过程中行为、发育、体色、免疫、耐寒性以及表观遗传等特征的分子机制。我们揭示出嗅觉相关基因、多巴胺代谢通路和肉碱类代谢物在飞蝗行为转变中有着重要的调控作用；在发育过程中两型间在感知环境信号、代谢、生物合成等相关的通路有着显著差异；组成型表达的GNBP3蛋白参与了调节飞蝗两型间真菌抵抗力的差异；热激蛋白、多巴脱羧酶、脂类代谢等分子或者通路在飞蝗两型间卵抗寒性差异中起着重要作用；而piRNA的表达量表现出飞蝗两型间的显著差异。这些研究为深入认识飞蝗型变分子调控机制具有重要的理论意义，为将来蝗灾控制药物的研发提供了分子靶点。