| 成果简介： |
1.课题来源与背景：豌豆蚜是世界性的重要农业害虫，也是多种植物病毒的有效载体，可危害多数豆科植物。长期以来，蚜虫的防治主要依赖于化学药剂。由于豌豆蚜是典型的R-对策害虫，药剂施用量大、施用次数多，致使抗药性产生快而防治困难，造成恶性循环。因此，探索其有效治理的新途径尤为重要。几丁质酶在降解昆虫几丁质方面起着重要的调控作用。然而，昆虫几丁质酶降解几丁质对植物和脊椎动物无害，靶向降解几丁质是探索害虫综合治理的有效途径。因此，课题组申请了国家自然科学基金项目“豌豆蚜几丁质代谢途径关键基因的筛选和功能验证”，项目批准号：31960351，起止年限：2020-2023年。
2.研究目的与意义：几丁质是昆虫体壁的重要组成部分，占体壁干重的25%-40%。昆虫体壁的几丁质联合硬化蛋白共同组成了昆虫的外骨骼。坚硬的外骨骼一方面能够保护昆虫免受外界的伤害并维持昆虫的特定形态，但与此同时它也限制了昆虫的生长和发育，因此在昆虫生长过程中几丁质必须不断地被降解和重新合成。几丁质还是昆虫气管和中肠围食膜的重要组成成分，对昆虫器官起保护和支撑作用。对豌豆蚜几丁质代谢相关基因和功能验证缺乏系统研究，RNAi技术作为害虫防治的新技术逐渐成熟。因此，筛选豌豆蚜几丁质代谢关键基因并对其功能进行验证显得十分重要，研究成果有望为豌豆蚜防治提供靶标基因和转基因植物防治害虫提供新材料。对防治中减少化学农药施用量，控制环境污染具有重要理论价值和实践意义。
3.主要论点与论据：(1)研究了豌豆蚜不同发育阶段转录组的分析，对差异表达基因进行系统比较发现，2个Cht基因在不同龄期间差异表达。(2)研究了豌豆蚜几丁质代谢相关基因的鉴定和生物信息学分析通过对豌豆蚜基因组和转录组的搜索比对，共鉴定出4个几丁质脱乙酰酶基因(ApCDAs)和5个几丁质酶基因(ApChts)。(3)豌豆蚜几丁质酶基因的表达模式。5个几丁质酶基因均在不同发育阶段持续表达，且其表达模式存在特异性。吡虫啉处理降低了几丁质酶基因的表达量，起到负调控作用。几丁质酶基因的表达同样受20E和温度的调控。(4)研究了ApCht7和ApCht10在豌豆蚜生长发育过程的功能，明确了ApCht7和ApCht10不仅与豌豆蚜蜕皮和形态发育相关，而且对子代的生长发育也有明显影响。干扰ApCht7和ApCht10后，基因表达量均显著降低，豌豆蚜体重减轻，死亡率升高，繁殖力降低，豌豆蚜出现蜕皮困难、体躯和蚜管畸形、体壁皱缩卷曲等现象。此外，评估RNAi效应对子代若蚜的影响发现，子代蚜虫的ApCht7和ApCht10表达量和体重均显著降低。(5)研究了RNAi ApCht7和ApCht10对豌豆蚜几丁质代谢和能量代谢的调控作用，明确干扰豌豆蚜ApCht7和ApCht10基因不仅可以调控虫体几丁质合成和降解相关基因，达到调节几丁质代谢目的，而且能显著降低豌豆蚜体内的蛋白质和碳水化合物含量，增加总脂肪含量，调控能量代谢相关基因，打破能量物质的动态平衡，使虫体正常生长受到影响。
4.创见与创新：(1)系统构建了豌豆蚜不同发育阶段的转录组数据库，丰富了豌豆蚜基因信息，并筛选出5个几丁质酶基因在龄期间差异表达。(2)探究了ApCht7和ApCht10在豌豆蚜生长发育过程中发挥的功能，发现ApCht7和ApCht10有望成为针对豌豆蚜研发新型杀虫剂的作用靶标。(3)分别干扰豌豆蚜ApCht7和ApCht10，从mRNA水平上检测基因干扰后几丁质代谢途径和能量代谢途径关键基因的表达情况，同时通过蛋白质、脂肪和碳水化合物等生理指标的测定来探索这两个基因对能量代谢的调控机制。
5.社会经济效益，存在的问题：研究成果有望为豌豆蚜防治提供靶标基因和转基因植物防治害虫提供新材料。对防治中减少化学农药施用量，保障粮食和食品安全，控制环境污染具有重要理论价值和实践意义。该研究证实ApCht7和ApCht10基因有望成为新型高效的生物杀虫剂，但尚未评价这两种dsRNA对蚜虫天敌的安全性。
6.历年获奖情况：无。 |
