为了探究蜜蜂越冬期体内卵黄原蛋白(Vitellogenin,Vg)和保幼激素(Juvenile hormone,JH)的表达特性.本试验分别采集夏繁期(7月)和不同越冬时期(11月、12月、1月、2月)的珲春黑蜂工蜂,通过酶联免疫吸附试验方法检测Vg、JH Ⅲ及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)的浓度变化,采用qRT-PCR方法检测Vg、JH代谢相关基因的表达量.结果表明:珲春黑蜂越冬期Vg浓度高于夏繁期,在不同越冬期Vg浓度总体呈现先上升后下降的趋势;Vg基因的变化趋势与Vg浓度相一致,而VgR基因表达量与SOD浓度变化趋势相一致,在越冬期水平高于夏繁期,且在整个越冬期呈现下降的趋势.珲春黑蜂越冬期JH Ⅲ浓度低于夏繁期,且随着越冬持续进行总体呈现持续上升的变化趋势;MFE基因的变化趋势与JH Ⅲ浓度相近;JHAMT基因表达量越冬期显著高于夏繁期,在整个越冬期呈现先上升后下降的趋势.本研究结果表明,蜜蜂越冬期体内存在Vg和JH Ⅲ间负相关的调节模型,其通过Vg、JH Ⅲ代谢相关基因的表达来提高越冬蜂抗氧化能力和抗寒性,为西方蜜蜂抗寒分子机制的深入研究提供了新的研究思路.

尽管节肢动物类(主要指昆虫纲和蛛形纲)病媒和害虫的综合治理取得了较大进展,但其对公共卫生及人类健康仍造成巨大威胁,且这种情形随着全球化、城市化和常规杀虫剂滥用以及抗药性的发展变得更加严峻.有机氯类、有机磷类、氨基甲酸酯类和拟除虫菊酯类常规杀虫剂在历史上对保护人类和动物免于病媒生物和其他城市害虫的侵害起着重要作用,但这些杀虫剂对环境和非靶标生物的不良影响在全球范围内也越来越受到关注.20世纪70年代以来,随着对节肢动物生物学的深入了解,基于昆虫生长调节剂的软性杀虫剂的研发受到了极大的重视.传统杀虫剂因具有易获得和见效快等优点已被使用者和公众广泛接受,软性杀虫剂的研发经历曲折.然而,基于昆虫激素类似物、模拟物或者激动剂以及几丁质合成抑制剂的软性杀虫剂在很多方面也取得了长足的进展.软性杀虫剂中发展和使用最成功的案例是保幼激素类似物(比如烯虫酯、烯虫乙酯和烯虫炔酯),已经应用于多种病媒生物和环境害虫的治理.最近,S-烯虫酸叔丁酯的诞生又带来了新的成功机遇.保幼激素模拟物吡丙醚和苯氧威因在病媒生物和其他害虫治理中具有显著的应用价值也得到了较好的研究和开发.保幼肽因其生物活性和作为多肽可以预期的环境安全性,近年来再次引起人们的关注.相比保幼激素类似物,蜕皮激素受体激动剂对靶标生物具有更宽的敏感窗口期,研发潜力巨大.几丁质合成抑制剂因其作用方式独特和杀虫谱广而备受重视.总之,不管软性杀虫剂单独使用,还是与传统杀虫剂联合使用,在不久的未来都将在病媒生物及其他城市害虫的治理方面发挥重要作用.

随着新的媒介种类的出现和现存种类的种群增长,蚊虫及其传播疾病仍然是人类主要的公共卫生危害之一.由于缺乏疫苗以及有效的药物治疗,防控蚊媒病唯一可持续的关键措施是蚊虫控制.相较于控制成蚊,使用灭幼剂控制蚊虫孳生地更为有效可行.但目前可用的灭幼剂为数不多.这些可用的灭幼剂主要包括微生物制剂、昆虫生长调节剂和其他选项(比如植物源杀虫剂).在昆虫生长调节剂领域,保幼激素模拟物在研发和使用领域均受到了广泛关注.吡丙醚于20世纪70年代早期由日本住友化学首次合成,其潜在杀虫作用和安全性已在很多有害节肢动物的控制上得到充分认可.本次述评介绍了吡丙醚的一般信息,并重点强调其以下优势:独特的模拟天然保幼激素活性的作用机理,广泛的靶生物谱,与其他所有已知的或者潜在的灭幼剂相比具有较高的生物活性,很低的抗性风险,不易产生交叉抗性,而且对覆蚊亚属有很高的杀灭活性.由于吡丙醚能影响成蚊生殖和寿命而越来越多地被尝试用于饵剂,绿篱喷洒以及蚊帐处理来杀灭成蚊.吡丙醚和其代谢物在环境中的残留和潜在影响,值得进一步评估.无论是现在或可预见的将来吡丙醚在蚊虫控制上都是一个不可或缺的重要工具.

昆虫翅多型作为生物可塑性发育的典型代表,是昆虫对复杂多变环境适应进化的结果.褐飞虱Nilaparvata lugens是一种典型的翅多型昆虫,若虫可发育成短翅型或长翅型成虫,后者的远距离迁飞特性造成褐飞虱在亚洲稻区大面积为害.20世纪60年代以来,前人针对褐飞虱翅多型的发生机理进行了大量研究,发现种群密度、寄主植物质量、温度和光周期等诸多环境因子以及保幼激素均能够影响翅型比例.近20年来,得益于基因组学、RNAi和基因编辑等生物技术的发展,褐飞虱翅型分化的分子机制研究取得了突破性进展,发现了褐飞虱翅型分化的开关基因FoxO,沉默或敲除FoxO会导致飞虱发育为长翅型;而胰岛素信号通路能够磷酸化FoxO抑制其进入细胞核,从而参与翅型分化调控;锌指转录因子Zfh1能够以启动子结合的方式调节FoxO的转录,与胰岛素信号通路平行调控翅型分化;另一个锌指转录因子Rotund能够与FoxO互作共同调控褐飞虱翅多型.此外,性别决定基因Trransformer-2和c-Jun氨基末端激酶通路等也能够影响翅型分化,表明褐飞虱的翅型分化存在多样化的分子调控机制.鉴于半翅目不同亚目间的翅多型机制均有所不同,对褐飞虱翅型分化机制的解析远不足以阐明半翅目乃至整个昆虫纲的翅多型机制,但其研究成果能够引领未来对昆虫翅多型机制的探索研究,并加深人们对昆虫翅及组织可塑性发育与进化的理解.

昆虫卵黄原蛋白(Vitellogenins,Vg)是一种多功能的生殖发育关键调控蛋白,在不同昆虫体内的结构、合成调控及功能不尽相同.随着基因编辑技术的成熟,运用分子手段调控Vg的合成,可减少卵黄发生,降低昆虫的繁殖力,成为有效防治害虫的优势方法之一.因此,Vg及其合成调控的研究受到广泛关注.半翅目害虫是农林业的重点防治对象之一,除直接刺吸为害寄主外,其常传播植物病原体,对农业生产造成了严重危害.半翅目昆虫Vg除在生殖发育中的关键作用外,还与病原菌的传播、寄主免疫等密切相关,可成为分子水平防治半翅目害虫及其继发病害的优势靶标.因此,本文总结了半翅目昆虫Vg的合成方式、合成场所,指明了其结构上蛋白亚基数目的差异,概述了其与昆虫免疫反应、植物防御、病毒传播等有关的研究进展,总结了其合成的保幼激素(包括保幼激素受体Methoprene-tolerant和转录因子Krüppel homolog 1等关键调控因子等)、蜕皮激素和胰岛素信号通路等主要的内分泌激素调控通路,以及以营养信号调控为主的非激素调控通路,为探索半翅目害虫的分子防控手段提供理论依据.

家蚕头部是一个神经中枢和感受的器官,其头部含有触角和感觉毛,感受外界的信号,并将外界信号传送到大脑进行反应.保幼激素主要是由咽侧体合成和分泌的,而保幼激素结合蛋白是保幼激素转运和发挥功能的载体,在昆虫体内具有极其重要的功能.文中通过SilkDB和NCBI数据库筛选并鉴定到一个新的具有保幼激素结合蛋白家族保守结构的蛋白BmTOL,其编码基因编号为BGIBMGA003404 (GenBank登录号:KY681053).利用原核表达系统成功表达了该蛋白,通过Ni-NTA亲和层析的方法获得了BmTOL的重组蛋白并制备了多克隆抗体.组织表达分析发现无论是转录水平还是蛋白水平BmTOL在头部都是高量表达,且Bmtol基因在起蚕时表达量较高,在5龄和蛹期表达量较低,而在化蛾后表达量又开始上调.免疫组化结果显示BmTOL蛋白定位在头部的皮层、触角和脑中,推测其可能与头部信息传递有关,为家蚕的生长发育和行为调控提供重要的信息来源.

海藻糖广泛存在于细菌、真菌、动物和植物中.它不仅作为能量储备物质,在外界环境胁迫或内部代谢紊乱时,也可作为保护因子,保护其生命体度过逆境.昆虫海藻糖合成酶与海藻糖酶分别是海藻糖合成与分解的关键酶,合成的海藻糖在海藻糖转运蛋白的帮助下由胞内进入胞外.胰岛素与脂动激素直接参与昆虫糖代谢,保幼激素与蜕皮激素通过和胰岛素与脂动激素通路偶联,间接参与调控昆虫海藻糖代谢.海藻糖代谢途径和昆虫生长发育密切相关,昆虫海藻糖代谢信号通路为开发害虫控制的新靶标提供理论依据.

[目的]明确家蚕Bombyx mori滞育关联基因山梨醇脱氢酶基因BmSDH(BmSDH-1,BmSDH-2a和BmSDH-2b)的转录特性.[方法]用5'RACE技术确定家蚕3个BmSDH基因的转录起始位点.利用PCR技术克隆3个BmSDH基因约1 kb及BmSDH-2a不同长度的启动子区序列,分别构建带有萤火虫荧光素酶报告基因的载体pGL3-BmSDH-P-luc,并与pRL-CMV报告质粒(含海肾荧光素酶报告基因)共转染家蚕BmN细胞,通过双荧光素酶检测系统检测BmSDH基因启动子活性;分别在BmN细胞培养基中添加昆虫保幼激素、蜕皮激素和滞育激素,通过双荧光素酶检测系统检测不同浓度激素处理对BmSDH-2a基因启动子活性的影响.[结果]BmSDH-1的转录起始位点为A(-41),BmSDH-2a的转录起始位点为C(-41),BmSDH-2b的转录起始位点为A(-40)(翻译起始位点为+1).双荧光素酶检测结果表明,BmSDH-2a启动子活性极显著高于BmSDH-1和BmSDH-2b启动子,BmSDH-2a 355 bp长度片段的启动子活性极显著高于674 bp和1 117 bp长度片段.用不同浓度滞育激素处理BmN细胞后,BmSDH-2a的1 117 bp启动子活性随着滞育激素浓度的升高有上升的趋势,当浓度高于100 ng/mL时启动子活性有所降低但仍保持在较高水平;用保幼激素进行处理后,随着激素浓度的升高启动子活性逐渐降低;蜕皮激素处理后,0.1 ng/mL激素显著增强启动子活性,当激素浓度继续升高启动子活性逐渐降低.[结论]确定了BmSDH基因的转录起始位点.BmSDH-2a启动子活性显著高于BmSDH-1和BmSDH-2b启动子,一定浓度的蜕皮激素能显著提高BmSDH-2a启动子活性.研究结果有助于阐明BmSDH基因在家蚕滞育中的功能.

[目的]通过RNAi技术分析明确对马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata黑色素形成重要的N-β-丙酰多巴胺(NBAD)水解酶基因的功能.[方法]NBAD水解酶基因通过马铃薯甲虫转录组数据分析和RT-PCR克隆获得,分别利用序列比对和系统发育分析确定该基因的完整性和系统发育;通过qPCR检测其在马铃薯甲虫各发育阶段和4龄幼虫不同组织及成虫精巢和卵巢中的表达量;采用喂食幼虫dsRNA的方法,观察该基因在马铃薯甲虫幼虫的生长发育过程中对体色的影响,并测定保幼激素和蜕皮激素对该基因表达的影响.[结果]克隆得到马铃薯甲虫NBAD水解酶基因,命名为Ldtan(GenBank登录号:KY221866),其编码蛋白的氨基酸序列与鞘翅目赤拟谷盗Tribolium castaneum和山松大小蠹Dendroctonus ponderosae同源蛋白的氨基酸序列的一致性最高,聚为一支.Ldtan在马铃薯甲虫4龄幼虫腹神经索(99.36±0.95)、后肠(17.79±3.11)和表皮(9.21±0.12)中的相对表达量较高;在幼虫期随幼虫生长发育表达量逐渐升高,在成虫期的表达量最高.通过喂食2龄幼虫Ldtan的dsRNA能有效降低靶标基因的表达量,使幼虫体色变深呈一定的棕褐色,并且具有一定的致死效应.通过RNAi技术干涉保幼激素合成和信号途径相关基因,发现Ldtan表达量降低,而干扰蜕皮激素合成和信号途径相关基因,Ldtan表达量增加.[结论]结果提示Ldtan参与了马铃薯甲虫的黑色素合成,并且蜕皮激素和保幼激素可能影响其表达.

胰岛素是由胰岛β细胞经过一些内源性或外源性物质的诱发而分泌的蛋白质激素,通过细胞的信号转导控制调节糖、脂肪和蛋白质代谢,从而影响生殖以及衰老等生长发育过程.近年来研究陆续证实该途径在昆虫中也普遍存在.本文综述了昆虫胰岛素信号途径,胰岛素在调控昆虫生长发育、生殖和行为方面的重要作用,并且胰岛素可以通过对保幼激素和蜕皮激素的影响间接作用于昆虫,对了解胰岛素在昆虫生理功能中的作用及害虫综合防治策略的制定具有积极意义.