昆虫生长发育过程中热激蛋白基因与蜕皮激素的相互关系研究

热激蛋白（HSP）是一种重要的分子伴侣系统，参与昆虫的多种生理功能，如抗寒性、耐热性、生殖和滞育等。以往的研究表明热激蛋白基因在昆虫的不同生长发育阶段表现出规律性的变化，而且小分子热激蛋白的表达受蜕皮激素的调控。然而，热激蛋白如何与蜕皮激素相互作用，从而影响昆虫的生长发育，有待于进一步深入研究。斜纹夜蛾是广东省蔬菜生产上的一种主要爆发性害虫。为了揭示热激蛋白基因在蜕皮激素调控中的作用机理，我们将以斜纹夜蛾为研究对象，（1）体外注射或喂饲蜕皮激素类似物，应用实时荧光定量PCR检测其对热激蛋白和蜕皮激素受体基因的转录影响；（2）应用细菌表达的RNAi，喂饲斜纹夜蛾幼虫以降低热激蛋白基因的表达量，并应用HPLC技术检测其对蜕皮激素水平以及蜕皮激素受体蛋白基因转录的影响。该研究将揭示热激蛋白基因在蜕皮激素信号传导过程中的作用机制，为寻找新的害虫防治靶标提供依据。

生物在遭受温度胁迫的情况下会大量合成热激蛋白(HSP)。热激蛋白最为人们熟悉的功能是它与生物的抗寒性或耐热性密切相关，但也有研究表明HSP还参与昆虫的生长发育、生殖等生理过程。然而，HSP参与生长发育和生殖的分子机理尚不清楚。在本项目中，我们以一种主要农业害虫——斜纹夜蛾为研究对象，发现温度胁迫一方面显著提高了斜纹夜蛾成虫的耐热和抗寒能力，但另一方面却显著降低了其产卵量。这意味着温度适应能力的提高是以生殖能力的降低为代价的。定量PCR分析表明，两种HSP在变态发育期有明显的上调表达，这与两种受体EcR的表达情况相似。此外，温度胁迫对HSP和蜕皮激素受体（EcR）转录表达均产生显著的影响。注射蜕皮激素20E对HSP和EcR的表达和亚细胞定位有一定的影响，意味着HSP很可能作为分子伴侣调控蜕皮激素受体的亚细胞定位。 研究还发现，HSP/HSC70与EcR存在离体条件下的蛋白质相互作用。干扰HSP抑制20E信号通路下游基因(E75B)的转录表达。综合以上的研究结果，我们可以得出温度胁迫下HSP上调表达，提高了昆虫的温度适应性；但HSP同时与蜕皮激素受体产生蛋白相互作用，可能影响蜕皮激素受体的亚细胞定位，对20E信号通路的下游基因的转录表达产生影响，并最终影响20E信号通路，从而对昆虫的生长发育和生殖产生不利的负面效应。由此可见，热激蛋白不仅是一种应激蛋白，它作为分子伴侣与蜕皮激素受体相互作用，介导蜕皮激素的信号传导过程，对昆虫的发育、变态和生殖等产生广泛的调控作用。项目研究达到预期目标。