神经肽是昆虫体内最多样化的一类信号分子,作为神经激素和神经调质全面调控昆虫的生理和行为。绝大多数神经肽通过与细胞表面的G蛋白偶联受体(GPCR)结合并启动下游信号通路以行使其功能。神经肽GPCR作为新型可替代杀虫剂的靶标,为害虫防治提供了新的可能途径。而实现这一目标的前提是对昆虫神经肽系统的深入研究和理解。取食是对昆虫个体生存和种群存续具有重要意义的行为,果蝇中已经证实神经肽F(Neuropeptide F,NPF)信号系统对调控该行为至关重要。然而该信号系统在蚜虫中的功能却知之甚少。为了加深对蚜虫神经肽系统的了解,本文选择了农业害虫花生蚜Aphis craccivora作为蚜虫的代表,利用RNA-seq技术和tBlastn程序对可能编码神经肽前体及其GPCR的基因进行了全面挖掘。在此基础上对假定神经肽前体的结构和翻译后加工方式进行了分析和预测,并对神经肽GPCR进行了系统发育分析及配体预测。同时,利用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术明确了候选基因在花生蚜不同发育阶段的表达谱。本文进一步分析了NPF信号系统在蚜虫中的生物学功能;鉴于该信号系统在蚜虫中高度保守,从易操作性考虑选择了体型更大的豌豆蚜Acyrthosiphon pisum(孤雌生殖无翅蚜)作为研究对象。利用qRT-PCR分析了NPF基因及其受体基因NPFR的时空表达模式及对取食和营养状态的响应。并利用RNAi及刺吸电位图谱(EPG)技术来探究NPF信号系统和蚜虫刺探取食行为之间的关系。最后,通过同源建模和分子对接技术,分析了豌豆蚜NPF与其受体NPFR可能的结合位点。本文主要研究结果如下:从花生蚜转录组数据中共鉴定得到抑咽侧体激素(allatostatin,Ast)、抑肌肽(myosuppressin,MS)、胰岛素样肽(insulin-like peptide,ILP)、蜚蠊激肽(leucokinin,LK)、速激肽(tachykinin,TK)、短神经肽F(short neuropeptide F,sNPF)等32个神经肽家族共计40条神经肽前体的编码基因,与已报道其它昆虫的神经肽基因数目基本相当。在此基础上通过软件分析同时参考已报道同源神经肽,对候选神经肽前体的信号肽序列以及酰胺化、焦磷酸化等修饰位点进行了分析,共预测得到164个成熟肽,其中可能具有生物学活性的成熟神经肽超过60个。通过表达谱分析明确了各神经肽基因在不同龄期和不同翅型中的表达模式,重点关注了与昆虫取食调控相关的几种神经肽基因:成蚜期和若蚜期呈现明显差异表达的有LK、NPF和sNPF,在无翅蚜和有翅蚜中呈现差异表达的有AstA、AstB、AstCC、LK、MS、NPF和sNPF。共鉴定获得46条神经肽GPCR的编码基因,其中40条编码A家族GPCR,包括21种神经肽的受体,以及7条孤儿受体;6条编码B家族GPCR,包括利尿激素31(diuretic hormone 31,DH31)受体、DH44受体和色素分散因子(pigment-dispersing factor,PDF)受体。与果蝇等完全变态昆虫相比,花生蚜中没有发现硫激肽(sulfakinin,SK)、黑化诱导激素(corazonin,Crz)、精氨酸加压素样肽(arginine-vasopressin-like peptide,AVLP)和trissin肽以及这些神经肽相应受体的编码基因,推测花生蚜中很可能缺失上述神经肽通路,这一特点与豌豆蚜一致。此外,确定了花生蚜中各神经肽GPCR基因在不同发育阶段的表达谱。与取食调控有关的几种受体基因,在无翅蚜或有翅蚜的不同龄期都呈明显差异表达;在同一龄期的不同翅型中也呈差异表达。NPF基因主要在无翅成蚜头部表达,但在肠道中未检测到该基因的转录;而NPFR基因主要在蚜虫肠道和头部表达且前者表达量大约是后者的2倍。两个基因的表达水平还随发育阶段而不同,暗示该信号系统与蚜虫发育相关。取食和营养状况对NPF表达水平有明显影响,而对其受体基因基本无影响;饥饿导致NPF转录水平上调,而恢复饲喂导致该基因表达量回调至最初水平。注射dsRNA能有效沉默无翅成蚜的NPF基因(干扰效率达到50%),但对NPFR效果甚微。NPF沉默后无翅成蚜的蜜露分泌量显著减少,表明取食量的下降。进一步利用EPG技术检测干扰组蚜虫对蚕豆苗刺探取食行为的改变,发现韧皮部取食的总时间缩短是取食量减少的直接原因。韧皮部取食的减少和第一次韧皮部取食发生延后,表明蚜虫对韧皮部汁液的偏好性下降;首次口针刺探行为的延后以及刺探取食的总时间缩短也同样表明干扰组蚜虫的取食意愿减弱。同时发现,NPF沉默会导致成蚜繁殖力下降,但不会降低其存活率。此外,利用同源建模技术分别构建了豌豆蚜NPFR受体蛋白及其内源性多肽配体NPF的三维结构模型,在此基础上利用分子对接技术可视化两者之间的相互作用方式,结果显示NPF与NPFR的主要结合位点可能是Phe45-Leu5、Arg44-Asp6、Ser41-Phe194和His1-Thr295之间形成的4个氢键,这为设计靶向蚜虫NPF信号系统的激动剂或拮抗剂提供了参考信息。综上所述,RNA-seq可以作为挖掘昆虫神经肽及其GPCR基因的有效技术手段。花生蚜神经肽及其受体的鉴定工作为下一步这些神经通路的功能分析奠定了坚实的基础,而且对开发蚜虫防治的新靶标具有重要意义。同时,发现NPF信号系统参与到了蚜虫取食行为的调节中,起正向调控作用。本研究首次揭示了NPF信号系统与蚜虫取食行为之间的关系。