摘要: 粘虫Mythimna separata(Walker)（鳞翅目：夜蛾科）是我国粮食作物的重大害虫，其幼虫体色有随幼虫密度变化而产生的黑化或变型现象：如高密度和低密度诱导产生的黑色型和淡色型，以及处于这两者之间的中间（灰色）型等。不同型的幼虫不仅在生长发育特... 展开 粘虫Mythimna separata(Walker)（鳞翅目：夜蛾科）是我国粮食作物的重大害虫，其幼虫体色有随幼虫密度变化而产生的黑化或变型现象：如高密度和低密度诱导产生的黑色型和淡色型，以及处于这两者之间的中间（灰色）型等。不同型的幼虫不仅在生长发育特征，取食和消化生理上存在较大差异，而且其免疫体系如酚氧化酶和溶菌酶活性，以及抵御天敌寄生或病原物感染的能力也明显不同。另外，从不同型的幼虫羽化的成虫飞行和生殖能力也不一样。但是，这些差异的产生是否与基因有关或受到基因的调控目前尚没有报道。为此，本文在克隆得到了粘虫102基因的基础上，研究明确了102基因序列和时空表达规律，揭示了幼虫密度、寄生蝇寄生和绿僵菌感染对幼虫102基因表达的诱导作用，最后明确了其在幼虫免疫以及成虫飞行与生殖中的作用。所获的主要结果为： 研究明确了粘虫102基因序列及其与其他鳞翅类昆虫的关系。根据粘虫转录组数据库扩增获得粘虫102基因的开放阅读框，命名为102基因（基因库登录号：MG844422）。其长度为1050bp，P102蛋白编码349个氨基酸，起始和终止密码子分别为ATG和TAA，分子式为C1763H2778N468O525S15，预测蛋白分子量为39.411kDa，理论等电点为5.81。序列分析结果表明，粘虫102基因与其他虫棉铃虫Helicoverpa armigera，烟蚜夜蛾Heliothis virescens，灰翅夜蛾Spodoptera littoralis和斜纹夜蛾Spodoptera litura等夜蛾昆虫的序列相似度超过90%，而与其他鳞翅类昆虫相似度在70%左右。系统进化树分析结果也与粘虫在传统分类学中的地位相吻合。 研究明确了102基因的时空表达差异。利用qPCR技术对102基因相对表达量进行研究的结果表明，在mRNA水平上，102基因的时空表达差异显著：就发育阶段而言，虽然102基因在卵、1-6龄幼虫、预蛹和成虫中均可表达，但以6龄幼虫的表达量最高，之后依次为成虫、预蛹、5和4龄幼虫的。这5个虫态之间的表达量差异显著，且均显著高于卵和1-3龄幼虫的；在4-6龄幼虫、预蛹和成虫各类组织中，表达量均以脂肪体的最高，并显著高于表皮、头部、消化道和血淋巴的，而后4者之间的表达量差异不显著；在成虫中，102基因在飞行肌的表达虽然显著低于脂肪体的，但显著高于其他组织的。为此，粘虫102基因主要在6龄幼虫和脂肪体内表达。 研究明确了幼虫密度、寄生蝇寄生和绿僵菌感染对102基因量诱导表达作用。1）对1、10和20头/瓶不同密度条件下4-6龄幼虫和预蛹的102基因在脂肪体及其他组织的相对表达量测定的结果表明，在脂肪体中，以10头/瓶的表达量最高，20头/瓶的次之，1头/瓶的最低，三者之间差异显著。其他组织的表达量也是以10头/瓶的最高，但会因虫龄或组织的不同而异；2）被伞裙追寄蝇寄生后，5-6龄幼虫102基因表达量显著升高：在被寄生幼虫脂肪体和血淋巴内的表达量比对照的增加了2倍多；3）被绿僵菌感染后的幼虫102基因表达量变化显著：与对照幼虫脂肪体内的表达量相比，10和20头/瓶条件下的表达量显著高于对照的，但1头/瓶的则低于对照的。这些结果表明，102基因在粘虫适应密度变化或抵御寄生物的入侵均具有重要作用。 研究明确了102基因在幼虫免疫防御、成虫飞行和生殖中的作用。在研究确定了RNAi技术对幼虫以及初羽化成虫的102基因的沉默效果后，与各种对照相比发现：1）处理幼虫体内P102蛋白含量明显低于其他对照组的，经绿僵菌诱导后，P120蛋白含量依然低于对照的。另外，处理幼虫抗绿僵菌活性显著降低，即感染绿僵菌后死亡率升高；2）处理幼虫体内酚氧化酶（PO）活性显著下降，用绿僵菌诱导后的PO活性比对照的显著降低；3）处理成虫飞行距离、时间和速度均低于对照的，长距离（时间）飞行个体的比例也比对照的低。且RNAi干扰对成虫的产卵前期产生影响，但是对产卵历期和产卵量的影响均不显著。这些结果表明，102基因对于成虫的免疫防御和飞行能力的维持均具有重要作用。 所获结果首次阐明了粘虫102基因的序列和结构特征，以及时空表达规律，揭示了102基因在粘虫免疫防御、适应密度变化以及飞行中的作用，为继续研究基因对粘虫免疫防御能力，以及迁飞行为机制的调控奠定了坚实的基础，并为揭示粘虫暴发成灾机制以及改善其预警防治技术提供了新的实验依据。 收起