FPPS调控棉铃虫趋光后生殖补偿的分子机理

环境胁迫下昆虫的补偿效应研究对认识和理解昆虫在自然界的生理生态适应对策具有重要意义,是国内外研究的热点之一。很多研究表明，保幼激素（JH）能调节昆虫生存与生殖补偿，但其作用机理尤其是分子调控机理尚不清楚。申请者前期研究发现，棉铃虫成虫趋光后存在生殖补偿效应，且与体内的JH滴度密切相关，经光照诱导后法尼基焦磷酸合成酶（FPPS）表达量上调，暗示FPPS可能参与了棉铃虫趋光后生殖补偿的调控。本项目拟通过克隆棉铃虫FPPS基因，检测其在光照诱导前后的表达模式，利用RNA干扰和基因过表达技术验证FPPS在棉铃虫趋光后生殖补偿过程中的调控作用，探讨棉铃虫趋光后生殖补偿的分子机理。研究结果对揭示FPPS在昆虫趋光后生殖补偿中的生理功能、理解昆虫趋光后的生理生态适应对策、丰富和完善昆虫趋光性理论，以及趋光性的利用，均具有十分重要的理论和实践意义。

环境胁迫下昆虫的补偿效应研究对认识和理解昆虫在自然界的生理生态适应对策具有重要意义, 是国内外研究的热点之一。本项目明确了JH对生殖跟寿命的影响作用。低浓度的JH促进产卵，高浓度的JH对产卵量表现出一定的抑制性；对卵巢发育的影响与对产卵量的作用类似，通过促进卵巢发育来促进生殖，且这种促进作用表现出一定的剂量效应，表明JH对不同生理过程的调控不仅有敏感期，还有不同的阈值范围。随着注射的JH浓度的增加，雌成虫的寿命逐渐缩短，且浓度越高影响越显著。其中，高浓度组雌成虫的寿命显著降低。JH作用可以传递到子代中，总体表现为降低子代的存活率，加快子代生长发育进度。研究了FPPS对生殖跟寿命的影响作用。 得到FPPS基因的cDNA全长序列，全长具有完整的开放阅读框，共1284个碱基，共编码427个氨基酸。蛋白中不存在信号肽，不属于分泌蛋白。疏水性较强；无明显跨膜区，不可能是膜上的受体或定位于膜上；包含19个α螺旋和13个β折叠。研究表明棉铃虫趋光后其体内FPPS基因转录水平降低，而前期研究表明其蛋白水平增加，其抑制剂能对生殖产生明显的抑制作用，但是对寿命没有明显的作用。RNAi并未抑制基因表达，而甲羟戊酸途径其基因的克隆表明其余IPPI有较高同源性，推测棉铃虫趋光后的生殖补偿并不是单基因作用的结果，伴随着其体内一个更为复杂的生理过程，可能包括各种氧化损伤的恢复等。趋光后 GSH/GSSG比值在雌雄成虫体内都显著降低。Cu/ZnSOD在60 min后，酶活力在雌雄成虫体内都显著升高，而MnSOD酶活力变化与并不明显。表明UV-A能够对非蛋白类物质造成氧化损伤，Cu/ZnSOD比MnSOD发挥着更为重要的抗氧化作用。获得了Cu/ZnSOD、CAT和GPX全长和TRxR 的大部分序列。Cu/ZnSOD全长1169bp，ORF462bp，编码153个氨基酸。CAT基因全长1998bp，ORF 1524bp，编码507个氨基酸。GPX全长1135bp，ORF504bp，编码168个氨基酸。TRxR基因已获得的编码区1344bp，编码448个氨基酸。所有的抗氧化酶基因UV处理后都显著上调，表明它们共同起作用以应对UV-A造成的氧化损伤。项目研究相关结果获湖北省科技进步一等奖一项；发表sci标注论文6篇，专利三项，培养博士生3名，硕士生4名。