类胡萝卜素是一类共轭的类异戊二烯分子,在自然界中种类繁多,结构多样,是一类天然的色素分子。类胡萝卜素在生物体内承担着一系列的生物学功能,包括保护膜结构、进行光合作用、抗氧化功能、免疫功能、与视觉形成有关、参与滞育诱导以及对生物体进行调节的功能等。之前的研究表明,类胡萝卜素除了在植物、藻类、细菌和真菌中可以通过自身合成之外,在动物中的类胡萝卜素多是通过取食获得的,并不能通过自身合成。而在继蚜虫基因组中发现了从真菌中水平传播的类胡萝卜素合成基因,并证实其参与体色调节的功能之后,近几年的研究还发现,在二斑叶螨和廮蚊基因组中也含有类似的类胡萝卜素合成基因,并证实了其与真菌中类胡萝卜素合成基因有最近的亲缘关系。因此对于这些从真菌中水平传播来的类胡萝卜素合成基因在动物中所行使的功能的研究,将使研究者们重新审视动物仅从食物中获取的类胡萝卜素来行使其功能这一结论。二斑叶螨是一种重要的农业害虫,近年来的研究以及我们的转录组测序发现类胡萝卜素合成基因的基因表达情况与二斑叶螨的滞育有关,我们的研究将从此方面展开对类胡萝卜素基因功能的研究。已知RNA干扰是一种新发展起来的科学研究手段,目前已广泛并有效的应用于基因功能的研究。为了验证类胡萝卜素合成基因在二斑叶螨中的功能,采用RNA干扰的方式不仅为研究基因功能服务,更为研究二斑叶螨其它基因的功能提供了 一种新的有效手段。在本研究中,由于二斑叶螨有绿色型和红色型两个遗传背景相近的品系,因此我们首先对二斑叶螨的类胡萝卜素合成基因进行了全长克隆。最近的研究发现在橙红色滞育态二斑叶螨(绿色型)与红色型二斑叶螨中,PsLc(260)和Pds(270)两个基因都比非滞育态绿色型二斑叶螨的基因表达量显著升高,因此为了对这种体色变化与类胡萝卜素基因功能进行研究,首先要对两种色型中的基因进行全长克隆,结果表明两种色型二斑叶螨的两个基因均在mRNA序列上有几十个碱基的差异,但在蛋白序列上有高达99%以上的序列一致性,且功能结构域一致。然后我们的研究以滞育体色变化过程中的二斑叶螨为实验材料进行了 6个类胡萝卜素基因的动态表达的研究,结果表明,在滞育二斑叶螨中表达上调的两个基因随龄期的变化条件下,基因的表达情况与体色的变化速度基本一致,即在滞育成虫3日龄时有最高的基因表达量,在体色变化过程中的整体表达趋势为先上升后下降。随龄期的增长,在滞育状态下表达下调的基因基本呈下降的表达趋势,且这些基因的下调表明它们很可能并未参与滞育过程的相关调控。本研究中还对两个在滞育状态下显著高表达的类胡萝卜素合成基因进行了基因的RNA干扰,阻碍其转录后的翻译过程。由于在二斑叶螨中还未系统地利用RNA干扰的方式对基因的功能进行研究,因此本研究首先建立了一种系统有效的RNA干扰的体系,并成功干扰了滞育成虫期二斑叶螨中的PsLc和PDS两个基因。结果表明,注射dRNA后对基因的干扰效率最高的时刻为注射后48～72h;无论是注射一种基因的dsRNA还是两个基因的混合物,都可以显著抑制两个基因的表达水平,并且导致二斑叶螨表型的变化,即显著影响了滞育二斑叶螨体色变为橙红色的变化过程;干扰后还对类胡萝卜素的总含量产生了部分的抑制作用。这些结果验证了类胡萝卜素合成基因与体色变化的联系,并初步证实了体色的变化与类胡萝卜素的含量有关,这为研究二斑叶螨中类胡萝卜素基因参与类胡萝卜素的合成过程提供了思路和研究方向。最后,本研究首次对类胡萝卜素上游合成通路的整个过程中的各个调控基因进行了转录水平的分析,结果发现与绿色型二斑叶螨相比,在红色型二斑叶螨中,IPP合成过程和FPP分支过程具有一致性上调的结果。结果还表明Tc中FPP的分流一部分用于保幼激素的合成,一部分可能用于类胡萝卜素的合成底物—GGPP的合成。