昆虫的变态发育受保幼激素(Juvenile hormone，JH)和蜕皮激素(20E-hydroxyecdysone，20E)的协同调控:20E主导幼虫蜕皮和幼虫-蛹-成虫变态，而JH在幼虫蜕皮期拮抗20E作用，阻止变态提前发生。JH由咽侧体(Corpus allatum，CA)合成，并分泌到血淋巴，然后转运到靶细胞中，与靶细胞中的受体Met(Methoprene-tolerant)/Gce(Germ cell expressed)结合，在其他共转录因子的辅助下，促进或抑制下游基因的表达。果蝇是一种模式昆虫，其CA中合成并分泌三种倍半萜类化合物，即JHB3(JH bisepoxide)、JHⅢ和甲基法尼酯(Methyl famesoate，MF)。但它们的具体合成途径尚不明晰，并且MF是否为一种真实的JH也长期以来存在争议。另外作为一种脂溶性的激素，JH从合成部位到血淋巴的转运是否需要特异的转运蛋白还不得而知。针对以上问题，本论文对果蝇中三种倍半萜类化合物的合成途径以及MF是否作为一种真实的JH开展了翔实的研究，并且对JH合成部位中特异表达的ATP-Binding Cassette转运蛋白(ABC transporter) CG3164的结构和功能进行了初步探讨，具体内容如下:　　1.构建了JH合成途径中关键调节酶JH酸甲基转移酶编码基因(JH acidmethyltransferase，jhamt)的完全突变体，该突变体果蝇能存活到成虫，但生殖力下降。检测CA中分别以法尼酸(Famesoic acid, FA)和JHⅢ酸(JHⅢ acid, JHA)为底物的甲基转移酶酶活、三种倍半萜类化合物的合成速率以及虫体中的滴度，发现野生型果蝇中MF的滴度约为JHB3的37倍，JHⅢ的滴度则更低;jhamt的突变只降低以FA为底物的酶活与JHB3的合成和滴度，而不影响JHⅢ和MF。jhamt突变体的结果说明JHAMT只参与催化JHB3合成过程中的甲基转移，并且MF足以维持果蝇正常发育到成虫。　　2.果蝇CG10527蛋白曾被认为可能是参与JH合成的一种法尼酸甲基转移酶(FAmethyltransferase，FAMeT)。但是，CG10527突变不影响三种倍半萜化合物的合成，也不加剧jhamt突变体中的JH相关表型，排除了CG10527蛋白作为FAMeT的可能性。　　3.特异性地在CA中RNAi JH合成途径早期步骤中重要的3-羟甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(3-Hydroxy-3-methylglutaryl CoA reductase，hmgcr)(jhamt-GAL4＞ UAS-hmgcrdsRNA)，显著降低JHB3和MF的合成和滴度，导致果蝇部分死亡。检测在jhamt突变体的基础上进一步RNAi hmgcr的完全致死果蝇(jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷ UAS-hmgcrdsRNA)中三种倍半萜化合物的合成和滴度发现:该果蝇与jhamt突变体和hamt-GAL4＞UAS-hmgcr dsRNA相比较，JHB3在CA中合成速率的降低呈现叠加效果，但虫体中的滴度在三者中的降低程度相似;MF的合成在jhamt-GAL4＞ UAS-hmgcr dsRNA和jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷ UAS-hmgcr dsRNA中降低程度相似，但其滴度在jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷UAS-hmgcr dsRNA中，与jhamt突变体和jhamt-GAL4＞ UAS-hmgcr dsRNA比较呈现加剧现象;而JHⅢ的合成和滴度在jhamt-GAL4＞ UAS-hmgcrdsRNA和jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷ UAS-hmgcr dsRNA中降低程度均相似。另外体外滴加MF处理的hamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷ UAS-hmgcr dsRNA果蝇中，除MF外，JHB3的滴度也显著增加。以上结果表明，在CA中，MF不是JHB3和JHⅢ合成的直接前体，而是作为一种终产物合成并分泌的;但在血淋巴或周边组织中MF可以转化为JHB3。完全死亡的jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷ UAS-hmgcr dsRNA果蝇中三种倍半萜化合物中仅MF的滴度比部分死亡的jhamt-GAL4＞ UAS-hmgcr dsRNA果蝇进一步降低，说明MF在果蝇中不仅可以通过转化为JHB3，还可以本身独立发挥重要功能。　　4.体外滴加MF处理jhamt2∷jhamt-GAL4＞jhamt2∷UAS-hmgcr dsRNA果蝇，发现同JH类似物Methoprene、JHB3和JHⅢ一样，MF也可以挽救该果蝇发育到成虫，但是不能挽救Met和Gce的双突变体果蝇。并且，MF可以促进野生型果蝇脂肪体和Kc细胞中，但不能促进Met Gce双突变体脂肪体中JH初级反应基因Krüppel homolog1(Kr-h1)的表达。以上结果表明MF和JHB3、JHⅢ可以互相替代，并且MF也可能是通过JH受体Met和Gce发挥JH功能的。　　5.果蝇Aug21-GAL4＞ UAS-GFP∷LacZ中的GFP和LacZ的表达谱与jhamt-GAL4＞ UAS-GFP∷LacZ中基本类似，都主要在JH的合成部位(CA和性腺)中表达。反向PCR和遗传互补实验证明Aug21-GAL4的p-element插入在CG3164基因的一个内含子中而导致了CG3164的不完全突变。序列分析显示CG3164属于ABC转运蛋白的G亚家族，分别包含一个典型的ATP结合结构域(或者称为核苷酸结合结构域，the nucleotidebinding domain，NBD)和跨膜结构域(Transmembrane domain，TMD)，并且与蜜蜂的ABCG5进化上相近。初步分析认为，CG3164这一ABC转运蛋白可能与CA中倍半萜类化合物(JH或JH前体）的转运有关。　　综上所述，本论文获得三个结论:一、果蝇三种倍半萜类化合物的合成在CA中是相对独立的，CA中MF不是JHB3和JHⅢ的直接前体，并且JHAMT只参与催化JHB3合成过程中的甲基转移，而非CG10527的其他未知甲基转移酶负责JHⅢ和MF的生成。二、果蝇中MF不仅可以在周边组织中部分转化为JHB3，发挥JH的功能，也可能其本身通过Met/Gce介导JH信号转导，独立发挥功能。三、CG3164作为一种ABC转运蛋白，可能与JH或JH合成途径中的某些前体的转运相关。　　JH在昆虫的生长和发育过程中具有重要的调控作用，因此JH及其类似物在害虫防治和益虫利用领域中具有广泛的应用前景，我们关于MF作为一种真实的JH的研究，可以为该领域的药物设计和筛选提供重要的参考作用。CG3164可能参与JH或其前体的转运的研究也可以为该领域提供新的靶标。