研究背景、科学问题以及研究意义:　　昆虫(insect)种类繁盛，形态各异，是世界上种类和数量最多的动物类群。昆虫幼虫生长过程中伴随着多次蜕皮(molting)，由幼虫向蛹转变过程则经历变态(metamorphosis)。蜕皮只是形态发生变化，变态则是其内部组织发生组织重建，表现为典型的幼虫专性组织如中肠、脂肪体、腹部节间肌肉、丝腺、唾液腺等发生组织降解，新的成虫组织如成虫中肠等形成。昆虫变态发育时期组织重建主要是由程序性细胞死亡(programmed cell death，PCD)来执行的，并且受蜕皮激素(20-Hydroxyecdysone，20E)和保幼激素(Juvenile Hormone，JH)的严格调控。典型的程序性细胞死亡按照其形态学分类主要包括:Ⅰ型程序性细胞死亡即凋亡(apoptosis)，Ⅱ型程序性细胞死亡即自噬(autophagy)，Ⅲ型程序性细胞死亡即坏死(necrosis)。在昆虫变态期，受蜕皮激素滴度升高信号的诱导，遗传级联系统调控的程序性细胞死亡启动，低水平自噬转化成为高水平的自噬并诱发凋亡，细胞进入不可逆的死亡过程。目前虽然不乏关于昆虫细胞自噬与凋亡的研究，但是绝大部分过分关注凋亡对昆虫变态期组织降解的影响，而相对应的自噬在昆虫变态期功能的研究很少。昆虫中肠作为研究自噬和凋亡以及两者之间相互关系的优质材料，其在由末龄幼虫发育为成虫的变态期间发生中肠重建(midgut remolding)。自噬相关蛋白4B(Atg4B)是自噬核心蛋白中非常重要的一员，作为一种半胱氨酸蛋白酶切割pro-Atg8蛋白羧基端保守甘氨酸位点后残基，影响自噬体膜的延伸、闭合以及自噬体的成熟。本论文以棉铃虫为模型，研究了Atg4B蛋白在棉铃虫变态发育时期的功能，阐明了Atg4B参与变态时期中肠的程序性细胞死亡，在理论上可以进一步了解自噬与细胞程序性死亡的关系，并揭示类固醇激素调控自噬及程序性细胞死亡的机理，在应用上则能为害虫防治提供靶标基因。　　研究结果以及结论:　　通过虫体和细胞两个实验平台，系统地对基因进行干扰和过表达，研究Atg4B在棉铃虫变态发育中的功能，揭示了Atg4B参与20E信号诱导的棉铃虫蜕皮变态，以及对棉铃虫变态期中肠的降解发挥作用。获得的实验结果和结论包括:Atg4B在棉铃虫幼虫组织如表皮、中肠和脂肪体均有表达，而且在蜕皮期和变态期高表达，其高表达被证明是受20E滴度上升的诱导。干扰Atg4B会导致昆虫在预蛹期以及蛹期死亡，存活下来的棉铃虫则发生化蛹时间延迟的现象，说明Atg4B对昆虫的变态发育具有调节作用。免疫组织化学显示，干扰Atg4B会显著抑制幼虫旧中肠的降解和成虫新中肠的形成。在表皮细胞系上干扰Atg4B后，发现干扰Atg4B会导致Atg8-RFP羧基端的RFP的切割修饰受阻，影响Atg8与磷脂酰乙醇胺结合，从而影响自噬体的形成和凋亡的起始。本研究表明20E上调Atg4B表达，Atg4B参与昆虫中肠的自噬过程，影响中肠降解，自噬调控中肠凋亡。　　结论及意义:　　证明了Atg4B在棉铃虫蜕皮期和变态期高表达，并且受20E诱导上调表达。表皮细胞系上证明Atg4B可以切割Atg8保守羧基端甘氨酸位点后氨基酸残基。干扰Atg4B抑制自噬和凋亡发生。这些结果对了解昆虫变态发育过程中中肠程序性细胞死亡的机理具有一定的参考价值。