TPS基因调控激发异色瓢虫抗逆潜能的作用机制研究

海藻糖不仅维系昆虫个体和种群各项生命活动的基础，而且能在逆境等条件被激发，由脂肪体中TPS基因大量合成，从而保护在干燥、脱水、高温、冰冻和缺氧条件细胞分子膜结构等，以抵抗不良环境，提高本身的生命力和活动能力。因此，研究激发海藻糖的合成提高天敌昆虫的活动能力及抗逆机理具有重要的理论意义和应用价值。本项目拟在前期克隆TPS和Treh基因的工作基础上，以重要的天敌昆虫-异色瓢虫为研究对象，研究不同发育阶段和逆境条件下，异色瓢虫的能量物质、抗逆物质、过冷却点和飞行能力与TPS和Treh基因mRNA和蛋白水平表达的关联程度。阐明通过激发海藻糖合成提高异色瓢虫持续控害潜能的能量生理机理，评价在害虫防治中的潜在应用可能，为控制害虫奠定基础。

天敌的控害效果跟释放时的环境有很大的关系，温度、湿度和农药等都会影响天敌本身的生存能力，同时天敌昆虫本身也会对特定的逆境环境产生抵抗能力。为了使其能够发挥更大的控害作用，研究和提高其在逆境条件下的适应和活动能力等是非常必要的。海藻糖是一种非常重要的糖类物质，为生物正常的生长发育提供能量。可在需要时通过海藻糖酶（trehalase，简称Treh）降解成葡萄糖进入能量的利用途径。其不仅是维系昆虫个体和种群各项生命活动的基础，而且能在逆境等条件被激发，由脂肪体中海藻糖合成酶（trehalose-6-phosphate synthase， 简称TPS）基因大量合成，从而保护在干燥、脱水、高温、冰冻和缺氧条件细胞分子膜结构等，以抵抗不良环境，提高本身的生命力和活动能力。.本项目以以重要的天敌昆虫-异色瓢虫为研究对象，采用昆虫生理生化和分子生物学等方法，通过激发异色瓢虫海藻糖的合成，研究TPS和Treh基因在发育中的作用。主要内容包括：（1）TPS和Treh基因的克隆、表达；（2）TPS和Treh基因的基本特性：发育表达模式和组织表达模式；（3）结合异色瓢虫发育阶段过程，并模拟升温、降温和饥饿等逆境条件，测定海藻糖和糖原含量的变化，海藻糖酶活性变化、测定1条TPS基因、3条Treh基因和4条HSP基因的表达情况；测定异色瓢虫在饥饿条件下最大运动速度、一定时间内的停顿次数和一定时间的最大移动距离等。.研究结果发现：（1）TPS基因在不同的发育阶段一直处于比较高的表达水平，而Treh1-1和Treh1-2主要在蛹期和幼虫期表达较高，Treh1-3则在蛹期和成虫期有比较高的表达；（2）3条Treh1基因在脂肪体、中肠等组织中都有表达，但是不同的组织表达水平不同；（3）异色瓢虫的4龄幼虫和蛹前期海藻糖含量较高，而在蛹期阶段糖原含量高；（4）异色瓢虫海藻糖酶在化蛹和羽化阶段活行高，表明海藻糖为昆虫变态过程提供能量；（5）当在低温的条件下，异色瓢虫通过TPS基因的高表达提高海藻糖的含量，抵抗低温等逆境环境；（6）在升温和降温条件下，异色瓢虫通过TPS、Treh和HSP基因表达的变化，促使海藻糖和糖原含量的变化，应对不同的温度变化。发现5℃为一个关键温度节点，此温度下，异色瓢虫体内的海藻糖含量会上升到比较高的水平；（7）饥饿条件下，海藻糖和糖原为能量的主要的供应来源，同时通过调节TPS和Tr