麦长管蚜口器发育相关Hox基因的功能研究

通过RNAi介导的转基因抗虫植物调控害虫是当前昆虫学研究的前沿领域，选择合适的昆虫靶标基因是其能够成功控制害虫的关键。口器是昆虫头部重要的取食器官，Hox基因家族在昆虫口器的正常发育之中起着非常重要的调控作用。麦长管蚜为目前小麦上重要的害虫之一。本项目首次提出以昆虫口器作为调控害虫生长发育的靶标，以麦长管蚜为研究对象，首先克隆与其口器发育相关的Hox基因并阐明其表达分布，然后采用注射RNAi的方法研究其相应基因的具体功能。再通过饲喂RNAi的方法筛选具有害虫控制潜力的麦长管蚜Hox基因，研究蚜虫口器发育受到抑制之后对其生长以及蚜传小麦病毒病的影响。本项目不仅要阐明麦长管蚜口器发育之中相关Hox基因的具体功能，更是对以调节昆虫口器发育来进行害虫控制的一次重要探索，对于害虫防治新方法的发展具有重要意义。

本项目通过RACE技术克隆获得了麦长管蚜可能与口器发育相关的三个Hox类基因Dfd、Scr和Pb的mRNA序列。应用qRT-PCR技术分析表明，三个基因在蚜虫头胸部和腹部均有表达，在蚜虫腹部之中Dfd和Pb基因在成虫期表达量最高，1-4龄若虫期表达量相对较低；Scr基因在1-3龄若虫和成虫期表达差异不大，仅在4龄若虫期表达量相对较低。在麦长管蚜中应用饲喂RNAi研究初步表明，饲喂Scr dsRNA基因6天后可显著抑制其表达，且处理组蚜虫存活率显著低于对照组；饲喂Pb dsRNA对目标基因的转录水平和蚜虫存活率均无明显影响。此外，在豌豆蚜中通过注射RNAi技术研究相关Dfd和Scr基因表明，抑制相应靶标基因表达2天后蚜虫的存活率即低于对照组，同时Dfd RNAi蚜虫成虫处理5日内其产蚜总量为对照组的54.98%，Scr RNAi蚜虫处理组5日内产蚜总量为对照组的50.93%，但是对蚜虫口器的喙部分没有明显影响。本研究初步证明了通过抑制Hox类的相关基因可以调控蚜虫的发育和繁殖，但是目前这些基因与蚜虫口器发育的直接关系尚未得到证明。