HMG-CoA还原酶基因调控棉铃虫趋光后的生殖补偿

利用昆虫趋光性进行预测预报和害虫防治，在现代农业生产中发挥着重要作用，灯光诱杀已成为害虫综合治理中的重要措施。但是，昆虫的趋光机理、趋光后的生理对策和分子调控机制研究十分薄弱，已经成了制约灯光诱杀技术进一步发展的主要因子。本项目在阐明棉铃虫趋光后产生生殖补偿效应的基础上，明确HMG-CoA还原酶抑制剂对棉铃虫趋光后生殖力及子代生长发育的影响，通过RNAi技术和脂质体介导使HMG-CoA还原酶基因沉默和过表达，揭示HMG-CoA还原酶基因在棉铃虫趋光后产生生殖补偿效应中的作用。项目的完成有助于阐明棉铃虫趋光行为的分子调控机制，为更有效地防治棉铃虫提供新思路，同时也为我们深入理解昆虫趋光机理及趋光后的生理对策提供理论依据。

利用昆虫趋光性进行预测预报和害虫防治，在现代农业生产中发挥着重要作用，灯光诱杀已成为害虫综合治理中的重要措施。但是，昆虫的趋光机理及其分子调控机制研究十分薄弱，已经成了制约灯光诱杀技术进一步发展的主要因素。本项目在阐明棉铃虫（Helicoverpa armigera）趋光后产生生殖补偿效应的基础上，明确HMG-CoA还原酶（HMGR）抑制剂对棉铃虫生殖力的影响，通过RNAi技术使HMG-CoA还原酶基因（hmgr）沉默，揭示hmgr在棉铃虫生殖过程中的调控作用。结果表明：1）UV处理0.5-5h，棉铃虫hmgr表达量显著上调；UV处理1-4h，棉铃虫雌虫产卵量显著增加；UV处理1-5h，24h后取样，发现棉铃虫卵黄原蛋白基因（Vg）表达量显著上调。2）HMGR抑制剂-辛伐他汀（Simvastatin）有效降低棉铃虫的生殖力，通过8μg辛伐他汀处理棉铃虫雌虫，可使产卵量下降90%；然而，通过腹部同时注射保幼激素类似物-甲氧普林（Methoprene）和辛伐他汀后，可部分恢复被辛伐他汀抑制的雌虫生殖力。3）通过RNA干扰技术沉默hmgr基因，结果导致棉铃虫雌虫产卵量下调98%，并影响交配成功率及卵的孵化率。此外，hmgr表达受抑制还影响Vg的表达水平。温室笼罩实验表明，dsHMGR处理后，雌虫产卵量下降99%，且棉铃虫所产的卵均未孵化。上述结果首次从分子水平揭示UV刺激hmgr基因的高表达，从而使棉铃虫趋光后产生生殖补偿效应―产卵量增加，从mRNA水平及蛋白水平首次证实HMG-CoA还原酶对棉铃虫生殖力的调控作用, 并通过RNAi基因干扰技术证实hmgr基因的沉默导致棉铃虫生殖力降低，从而验证了本课题提出的假说：HMG-CoA还原酶在UV刺激棉铃虫产生生殖补偿效应的过程中起着重要的调控作用。同时，本研究为更进一步利用RNAi介导的转基因生物技术有效防治棉铃虫提供了新思路。.取得成果：2010至2013年本项目执行期间，共发表科技论文10篇（标注国家自然科学基金编号：31071690），其中SCI收录论文3篇，中文核心期刊2篇，国际会议4篇，国内会议1篇；申请国家发明专利1项，培养博士研究生2名，硕士研究生1名，本科生4名，2013年度获湖北省自然科学科技进步一等奖1项（参与）。