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褐飞虱(Nilaparvata lugens St?l)属于不完全变态昆虫,具有长翅和短翅两种翅型。褐飞虱专一性的取食水稻,它是亚洲最具有破坏性的水稻害虫,因此其爆发成灾是严重威胁水稻的产量。保幼激素(Juvenile hormone,JH)在昆虫的生长发育中起到重要的调节作用,然而到目前为止,JH信号传导机制尚不明确。b HLH-PAS家族成员Methoprene-tolerant(Met)是JH的受体,Met蛋白在接受JH信号后,首先与具有相同DNA结合结构域的Tai/SRC/FISC蛋白形成二聚体,然后通过识别JH反应元件,启动下游转录因子Kr-h1等基因的表达。本研究以褐飞虱为对象,从褐飞虱中克隆的Nl Met基因,包含517个氨基酸,具有典型的b HLH-PAS结构,包括b HLH,PAS-A,PAS-B和PAC四个结构域,其中PAS-B和PAC保守性较高,而b HLH和PAS-A保守性相对较低。我们也利用荧光定量PCR技术探究了Met基因在褐飞虱不同发育时期、不同组织和烯虫酯诱导等条件下的表达特性。结果显示,Nl Met基因在所有组织中都有表达,在胚胎期的表达量最高,在若虫阶段的表达量存在差异,在成虫中的表达量则相对稳定(如图2.5)。经烯虫酯诱导后,Nl Met基因的表达量显著增加。通过双链RNA干扰褐飞虱4龄、5龄若虫,观察并统计羽化后成虫的蜕皮情况及外生殖器畸形比率,并对羽化后的雌性成虫做进一步研究,分析RNA干扰对卵巢发育的影响。我们发现在Met和Kr-h1基因沉默后,褐飞虱在若虫向成虫发育的过程中出现了不同程度的死亡,其中若虫蜕皮的死亡率最高,其次为初羽化短翅雌虫,再次为初羽化短翅型和长翅型雄虫,初羽化长翅型褐飞虱雌虫的死亡率为0。此外,干扰后的若虫以及雌雄成虫生殖器均出现了不同程度的畸形。ds GFP与ds Nl Met注射4龄、5龄若虫后,对外生殖器的发育没有显著影响;ds Nl Kr-h1注射4龄若虫,其羽化后的雌虫外生殖器则有显著影响;然而,Nl Met+Nl Kr-h1沉默后对若虫,雌虫和雄虫的外生殖器均有影响。说明Nl Met基因与下游转录因子Nl Kr-h1存在相互作用,且对褐飞虱变态发育起调节作用,影响若虫到成虫的变态和外生殖器的发育。保幼激素类似物烯虫酯处理对卵巢管数没有影响,但是降低了短翅型卵巢的发育速度。通过研究Nl Met、Nl Krh-1或Nl Met+Nl Kr-h1沉默后雌成虫的卵巢发育发现,与对照组相比,对4龄若虫羽化的雌成虫的卵巢管数没有影响,但当干扰5龄若虫时则显著降低了羽化的雌成虫的卵巢管数(P=0.05)。此外,卵巢发育速度也变慢,即卵巢分级与对照组有显著差异(P=0.05)。Nl Met+Nl Kr-h1双链RNA干扰5龄若虫后羽化的雌成虫的卵巢发育速度最慢,亦表明Nl Met和Nl Kr-h1可能存在相互作用。Nl Met、Nl Kr-h1或Nl Met+Nl Kr-h1双链RNA干扰5龄若虫后羽化的雌成虫产卵数量均显著降低。上述结果显示,在褐飞虱卵巢的发育及卵子成熟的过程中,都需要保幼激素受体Nl Met及其下游的转录因子Nl Kr-h1。NlMet基因是赤拟谷盗(Tribolium castaneum)和果蝇(Drosophila melanogaster)等Met基因的同源基因,参与JH信号传导,作为JH受体调节褐飞虱的生长发育。保幼激素是影响褐飞虱变态和卵巢发育的重要因子,其信号的正常传递是褐飞虱变态、外生殖器发育及卵巢发育所需,因此,本研究为JH信号传导机制的研究提供理论依据,可用于褐飞虱的防治,最终达到控制种群的目的。关键词:褐飞虱;保幼激素信号;;变态;卵巢