家蚕作为鳞翅目害虫治理的靶标基因研究模型

农林业和仓贮害虫中，70%以上为鳞翅目昆虫。它们对农林业生产造成了极大的危害。为了防治这些害虫必须大量使用化学农药，从而产生了一系列生态和环境问题。因此，迫切需要寻求新的害虫治理方法。近年来，随着基因组技术的进步，从害虫中寻找靶标基因来调控它们的生长发育成为重要的研究方向。利用这些靶标基因有望实现种类特异、环境安全的害虫种群调节。然而，由于基因组研究投入巨大，害虫的种类又十分繁多，不可能对每一种害虫都进行全基因组研究。因此，迫切需要一种能够服务于多种鳞翅目害虫的靶标基因研究模型。由于家蚕也属鳞翅目，并且它的基因组测序已经完成，功能基因组研究体系也正在构建之中，家蚕将成为一种理想的研究对象。我们拟利用高通量测序和基因芯片等方法研究家蚕在胚胎-幼虫期的变态发育以及变态发育通路中重要基因，以亚洲玉米螟作为应用对象，探索靶标基因调控亚洲玉米螟的新方法。并试图将这套体系应用于其他鳞翅目害虫的治理。

鳞翅目昆虫是自然界中类群最为丰富的昆虫类群。有对人类做出重大贡献的家蚕，也有对人类粮食生产和生态环境造成严重危害的害虫。针对家蚕，国内外研究者已经开展了大量的基础性研究，包括基因组测序，遗传转化和基因功能研究。而对于其它鳞翅目害虫要开展深入细致的研究则非常困难。本项目以家蚕作为研究模型，一方面深化家蚕本身的研究，另一方面，将这些研究结果在鳞翅目害虫的代表种类中加以拓广，并希望在鳞翅目昆虫中建立性别调控体系以满足益虫利用和害虫防治的需求。我们完成了项目申请时提出的各项指标。现将主要结果总结如下：. 1. 进一步完善家蚕本身的研究。首先，进行了胚胎和幼虫期转录本测序。针对鳞翅目害虫防治，需要从胚胎和幼虫早期获得可供调控的靶标基因。而家蚕这两个时期的转录本数量不足以挖掘低丰度表达的基因。因此，我们开展了胚胎期-幼虫早期的转录本测序。这项基础性的工作，让这两个时期的基因克隆更加便利。其次，从性连锁平衡致死品系中成功的克隆到了二个胚胎期致死基因是我们除了已经测序的转录本以外，我们还在将新测序的序列进一步添加到这些测序结果之中。第三，在家蚕中开展基因功能研究。研究了家蚕RNAi不敏感的的主要原因，发现在幼虫期和成虫期Ago2基因低丰度表达是鳞翅目昆虫RNAi不敏感的主要原因之一。将幼虫期Ago2基因过表达，能够提高RNAi的效率。第四，研究了miRNA对家蚕变态发育的调控。利用细胞平台和转基因平台对家蚕miRNA调控家蚕变态发育重要功能基因EcRB。. 2. 以家蚕为模型的鳞翅目害虫研究。在进行家蚕研究的同时，我们也开展了鳞翅目害虫，亚洲玉米螟作为应用模型的研究。从家蚕中克隆得到的重要功能基因在亚洲玉米螟中大都能够得到同源克隆。如，性连锁平衡致死基因在亚洲玉米螟中能够得到克隆。许多胚胎期发育的基因也在亚洲玉米螟中通过同源克隆得到。这为我们在研究鳞翅目害虫基因提供了思路和平台。. 3. 建立鳞翅目昆虫性别调控体系。在性别决定机制研究的基础上，利用挖掘的重要基因和性别特异的调控元件，我们着手构建家蚕性别调控体系。利用double sex基因雌雄特异剪接的外显子，在家蚕中成功的构建了雌性致死并能够稳定遗传的家蚕新品系。在开展基因组编辑基础上，通过编辑雌雄特异的元件实现了基因敲除雌性和雄性两性特异致死的品系。这些研究也都在向害虫研究进行拓展。