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昆虫种类繁多,分布广泛,因其表皮具有较强的疏水特性和保水功能,可以防止环境中外源有害物质的入侵以及体内水分的蒸发,使虫体更好地适应相对干燥的陆地环境。昆虫一生中伴随着表皮的不断形成与蜕去,而表皮中的脂类物质结构和含量是决定其在干燥高温等逆境中能否生存的主要因素,并且表皮脂类物质对于维持昆虫表皮结构完整也有重要作用。针对昆虫表皮脂质形成机制,通过筛选脂类物质合成相关基因及其功能研究,将揭示脂质合成的分子机理,对于害虫防治新靶标的发现及基于表皮脂类代谢的害虫防控技术研发具有重要的意义。本文以飞蝗（Locusta migratoria）为研究对象,在飞蝗转录组数据库的基础上,利用其它物种相关基因,进行搜索拼接,并以RNA干扰（RNA interference,RNAi）技术为手段,结合其它检测方法,对飞蝗表皮脂质合成相关基因进行了表达与功能研究,主要研究结果如下:一、飞蝗脂肪酸合成酶的鉴定与功能研究:脂肪酸合成酶（fatty acid synthase,FAS）是脂质合成通路上的一种关键酶,包含七个功能结构域:酰基载体蛋白（PP-binding）,丙二酰基转移酶（acly-transf-1）,酮脂酰合成酶（KS）,β-酮乙基还原酶（PKS-KR）,β-羟酰脱水酶（PS-DH）,烯酰还原酶（PKS-ER）和硫酯酶（TE）。本文基于飞蝗转录组和基因组数据库鉴定了3条FAS基因,分别命名为LmFAS1,LmFAS2和LmFAS3。通过RT-qPCR技术,发现LmFAS1和LmFAS3在飞蝗体壁中高表达,其中LmFAS1在蜕皮前表达较高,LmFAS3则在五龄整个龄期都维持较高的表达水平;而LmFAS2在精巢和卵巢的表达量较高,并且在五龄第3天达到最高。利用RNAi技术,显著沉默LmFAS1和LmFAS3的表达后,约80%的若虫出现了蜕皮困难死亡,以及成功蜕皮至下一龄期后陆续死亡的表型;而沉默LmFAS2后,并未发现肉眼可见的表型。利用可以和中性脂质结合的荧光染料Bodipy505/515对表皮中性脂进行染色,结果表明,与注射ds GFP的对照组相比,注射dsLmFAS1和dsLmFAS3的实验组中荧光强度明显减弱,且脂滴数量减少。同时,表皮超微结构结果显示,与对照组相比,dsLmFAS1和ds LmFAS3注射组原表皮孔道物质含量有所下降;采用气相色谱质谱联用仪（GC-MS）分析若虫表皮碳氢化合物（cuticular hydrocarbon,CHC）以及体内碳氢化合物（inner hydrocarbon,IHC）的成分和含量发现,dsLmFAS1与ds LmFAS3注射组的若虫CHC和IHC都有不同程度的减少,并且游离脂肪酸含量均显著下降。综上所述,LmFAS1与LmFAS3参与飞蝗碳氢化合物的合成,其表达的缺失影响CHC和IHC的产量。二、飞蝗脂肪酸延伸酶的鉴定与功能研究在昆虫脂类物质合成通路中有多种酶的参与,脂肪酸延伸酶（elongase of very long chain fatty acids,ELO）位于FAS下游,催化棕榈酸-CoA合成长链乙酰CoA硫酯。基于飞蝗转录组数据库,本文共鉴定了7条脂肪酸延伸酶基因（LmELO1-LmELO7）,它们所编码的蛋白质中均含有延伸酶结构域和4-7个跨膜结构域。RT-qPCR结果显示,LmELO1和LmELO4主要在后肠中表达,LmELO2在前后肠中高表达,LmELO5主要在翅芽以及精卵巢中高表达,而LmELO6则主要在卵巢中表达,LmELO3和LmELO7均在体壁高表达,在其他组织中有少量表达或未检测到表达。利用五龄不同天数模板进行检测,发现LmELO3和LmELO7均在蜕皮后有较高表达量,但LmELO3表达在第2天达到最高,而LmELO7则在第4天达到最高值。利用RNAi技术沉默LmELOs基因的表达后,只有注射dsLmELO7的若虫出现了肉眼可见的表型,即约60%若虫蜕皮困难死亡,其余约40%的若虫可以成功蜕皮至下一龄期,但是蜕皮后也会陆续死亡。同样方法沉默其他脂肪酸延伸酶基因的表达后,均未发现肉眼可见表型。Bodipy505/515染色结果显示,注射了ds LmELO7的实验组若虫表皮荧光信号减少,表皮中性脂含量减少;采用GC-MS分析若虫表皮碳氢化合物的成分和含量,结果显示,有效沉默LmELO7后的若虫CHC和IHC含量分别降低了43.3%和31.8%,且主要是由于长链C28,C29以及C30产物的减少。综上所述,飞蝗脂肪酸延伸酶基因LmELO7对飞蝗表皮与内部脂类物质的合成起着重要作用。三、飞蝗脂肪酸合成酶和延伸酶基因对表皮渗透性的影响表皮脂类物质含量对昆虫表皮渗透性具有重要作用。本文通过伊红染色,杀虫剂以及模拟干燥环境（10%相对湿度）对飞蝗表皮渗透性变化进行了研究。结果显示,与注射dsGFP的对照组相比,当注射dsLmFAS1,dsLmFAS3以及dsLmELO7的飞蝗若虫在经过相同条件的伊红染色后,体表的着色更深;同时农药实验表明抑制上述基因的表达后使飞蝗对杀虫剂敏感性显著增强,在相同时间内致死率显著提高;而且干燥实验结果显示,注射dsLmFAS1,dsLmFAS3以及ds LmELO7的若虫在干燥环境下生存能力降低,存活时间显著缩短。综上所述,本研究通过RNAi有效沉默LmFAS1,LmFAS3以及LmELO7的表达后,均导致飞蝗出现大概率的致死表型。同时通过中性脂质染色,表皮超微结构观察,以及GC-MS等检测手段,发现导致致死表型的主要原因是飞蝗表皮以及体内的脂类物质含量显著降低进而导致体内水分大量减少;另外,表皮脂类物质含量降低,进一步导致飞蝗表皮渗透性增加,保水性减弱,从而使其对外界环境的适应性降低。本文研究结果将为昆虫脂质合成的分子机制研究奠定基础,为害虫绿色防治靶标发现及防控策略提供了理论基础。