飞蝗是我国农业生产的重要害虫,长期的化学农药防治使得飞蝗对有机磷杀虫剂产生了抗药性,这种现象不仅使得飞蝗的治理难度加大,而且产生农药残留问题,导致农业生态环境的污染。羧酸酯酶家族属于昆虫三大代谢酶系之一,在飞蝗抗药性产生中起着重要的作用。为进一步阐明羧酸酯酶杀虫剂代谢解毒的分子机制,本文在前人研究基础上,基于飞蝗EST及转录组数据库搜索得到羧酸酯酶基因序列,对其进行分析,从中筛选出两个基因全长序列,开展了基因表达、功能分析和组织定位等系统性研究。一、飞蝗羧酸酯酶基因cDNA序列的验证及分析采用PCR技术克隆验证羧酸酯酶基因LmCarE26和LmCarE27的全长cDNA序列,并对其进行分析。结果表明：LmCarE26全长2176bp,开放阅读框(ORF)1614bp,编码538个氨基酸；LmCarE27全长1520bp,ORF1410bp,编码470个氨基酸。两个基因的氨基酸序列均具有羧酸酯酶保守的催化位点,证明其确实为羧酸酯酶基因。两个羧酸酯酶预测分子量分别为59.8和52.2kD,等电点分别为6.22和5.98。两个羧酸酯酶均未预测到信号肽序列。二、飞蝗羧酸酯酶基因不同组织部位和不同发育阶段的表达采用Rael-time PCR法,检测羧酸酯酶基因LmCarE26和LmCarE27在飞蝗不同组织部位和不同发育阶段的表达。结果表明：两个羧酸酯酶基因在飞蝗九个组织部位都有表达,其中血液、脑、前肠、后肠和肌肉表达较低,中肠、胃盲囊、马氏管和脂肪体表达较高,LmCarE26和LmCarE27在中肠与胃盲囊两个组织部位均有较高的表达,LmCarE27在胃盲囊表达最高,而LmCarE26在脂肪体表达最高。两个羧酸酯酶基因在整个飞蝗发育过程中均有较高水平表达。LmCarE26在飞蝗不同发育阶段的表达模式类似于保幼激素酯酶(JHE)。三、飞蝗羧酸酯酶基因对农药的代谢解毒功能采用RNAi技术,结合农药点滴,研究了两个羧酸酯酶基因分别沉默后对马拉硫磷(Malathion)、溴氰菊酯(Deltamethrin)、毒死蜱(Chlorpyrfos)和西维因(Carbaryl)4种农药的敏感性。结果显示：沉默羧酸酯酶基因LmCarE26后,点滴马拉硫磷、西维因和溴氰菊酯三种农药,处理组的死亡率比对照组分别增加了31%、15%和29.5%,点滴毒死蜱后死亡率无明显变化；沉默羧酸酯酶基因LmCarE27后,点滴4种农药,处理组与对照组死亡率均没有明显的变化,表明LmCarE26可能对马拉硫磷、西维因和溴氰菊酯三种农药的代谢解毒起重要作用。四、飞蝗羧酸酯酶基因的组织定位采用原位杂交技术对羧酸酯酶基因LmCarE26和LmCarE27进行组织定位,结果表明LmCarE26和LmCarE27在胃盲囊柱状细胞的顶端和基部处有较高表达,这两个部位代谢酶类的合成较为旺盛。此结果从组织细胞水平进一步印证了第三章LmCarE26和LmCarE27在胃盲囊高表达现象。综上所述,本文研究了飞蝗两个羧酸酯酶基因的表达模式、采用RNAi技术探讨了其对4种常用杀虫剂的代谢解毒功能,并对其进行了的组织定位分析,研究结果从分子水平揭示了羧酸酯酶基因的杀虫剂代谢解毒机制,为飞蝗的有效控制提供了研究基础和实验依据。