外源保幼激素调控中华通草蛉滞育快速解除特性的研究

The difficulty and long time requirement in diapause termination are the bottleneck problems in the research and application of effective diapause adult storage of natural enemies such as Chrysoperla sinica. The exogenous juvenile hormone plays an important role in the regulation of adult diapause termination and reproductive development, and the understandings of how its usage amount and time regulating the process of diapause termination and post-diapause development have important values in the rapid adult diapause termination and the application in the biological control of Ch. Sinica. In this project, the research methods of the autecology, population ecology and molecular biology were used to determine the dynamic change of juvenile hormone during the process of adult diapause termination, and especially to study the effects of the usage amount and time of exogenous juvenile hormone on the speed of adult diapause termination and the biology of post-diapause development, and the effects of diapause adults treated with exogenous juvenile hormone on the biology and predation ability of the offspring population. These studies could help to understand the characteristics of exogenous juvenile hormone in regulating the adult diapause termination. The juvenile hormone regulation pathways in Ch. sinica adult diapause termination were also preliminarily explored by using RNA-seq technology. The results have important theoretical and practical significance for the storage and application of predatory natural enemy insects, and the core gene of Ch. Sinica obtained in this study could lay the foundation for the future in-depth studies on the diapause regulation mechanism.

解除滞育困难且所需时间长，是以滞育成虫作为中华通草蛉等天敌昆虫进行有效存储研究和应用中的瓶颈问题。外源保幼激素在调控成虫滞育解除及生殖发育中起重要作用，明确其使用量和使用时期如何影响滞育的解除过程和滞育后发育，对中华通草蛉成虫滞育的快速解除及其生防中的应用具有重要价值。本项目采用个体生物学、种群生态学及分子生物学相结合的研究方法，测定中华通草蛉成虫滞育解除过程中保幼激素的动态变化，重点研究外源保幼激素使用量和使用时期对滞育解除速度和滞育后发育指标的影响，研究外源保幼激素点滴后对子代种群的生长发育及捕食能力的影响，明确外源保幼激素在成虫滞育解除过程中的调控特性。采用高通量转录组测序方法，对外源保幼激素在成虫滞育解除作用中的调控机制进行初步探索。研究结果对于捕食性天敌昆虫的存储和应用研究具有重要的理论和实践意义，研究获得的中华通草蛉的核心基因集合，为今后深入研究滞育调控机制奠定基础。

滞育是昆虫应对不良环境的生理策略，滞育解除困难且所需时间长。中华通草蛉以成虫进行生殖滞育，如何快速打破滞育是中华通草蛉利用滞育进行长期存储应用中亟待解决的问题。外源保幼激素（JH）在调控成虫滞育解除及生殖发育中起重要作用，明确其使用量和使用时期及在滞育过程中的调控机制，对中华通草蛉成虫滞育的快速解除及其在生防中的应用具有重要价值。本项目利用液相色谱法测定滞育诱导0、5、10、20、30及40 d中华通草蛉的JH含量，发现JH滴度随着滞育诱导时间的延长，呈先下降后上升趋势，其中短光照处理20 d时含量最低。研究发现，短光照（9L:15D，25℃）处理中华通草蛉50 d可完成滞育进程，即0～10 d为滞育诱导阶段，处理20 d为深度滞育阶段，40～50 d为滞育解除阶段，为中华通草蛉滞育机制的研究提供了良好的模型。对深度滞育的中华通草蛉点滴不同浓度的外源JH，发现处理剂量为15 ug/头时其产卵前期最短，产卵历期及寿命最长，生殖力最高，说明15 ug/头是外源JH使用的最佳剂量。不同滞育强度下外源JH处理均能缩短滞育解除时间且滞育20 d之前均有显著性差异。不同滞育强度下外源JH处理生殖力有一定程度的下降，但滞育20 d产卵量均高于其它滞育时间。外源JH处理后对子代发育的影响也是以滞育20 d的成虫其子代生殖力最高，内禀增长率最大。外源JH处理对子代种群捕食能力没有影响。采用高通量转录组测序方法，筛选出滞育与非滞育条件下差异表达的保幼激素合成关键酶JHAMT基因，利用RT-PCR技术对其进行时空表达分析，发现其在长光照条件下表达量先上升后下降，开始产卵时表达量最高，而在整个滞育过程中其表达量均处于极低水平，生殖恢复是否由其他基因调控还需进一步摸索。通过cDNA末端快速克隆的技术发现JHAMT基因的CDS区含有828个碱基，可编码275个氨基酸，与马铃薯甲虫、赤拟谷盗亲缘关系最近。研究结果对于天敌昆虫的存储和应用研究具有重要的理论和实践意义，研究获得的中华通草蛉核心基因集合，为今后深入研究滞育调控机制奠定基础。