美国白蛾(Hyphantria cunea)是重要的国际检疫害虫，对我国农林业经济和生态系统造成极大的威胁。目前，针对美国白蛾的防治主要以化学农药防治方法为主。虽然这些努力在一定程度上阶段性地控制了害虫的种群密度，但是长时间使用会对环境、生态以及养蚕业和养蜂业等造成巨大的影响。因此，对美国白蛾的防治亟需环境友好和物种特异的新方法。昆虫种群遗传调控是理想的新一代生物防治方法，而对于美国白蛾遗传调控的研究几乎处于空白状态。因此，本研究旨在通过CRISPR/Cas9基因敲除系统，和piggyBac介导的转基因技术建立高效的美国白蛾种群遗传调控品系，以期更好地进行美国白蛾的防治。研究主要取得了以下结果：
　　1.建立了美国白蛾胚胎显微注射平台和CRISPR/Cas9介导的基因敲除技术体系。参照家蚕胚胎显微注射方法，建立了孵化率稳定的美国白蛾胚胎显微注射平台。通过该显微注射平台，建立了高效的美国白蛾CRISPR/Cas9基因敲除系统，获得了表型明确且稳定的Hcyellow基因的敲除突变体。通过该基因的突变，证明了美国白蛾胚胎显微注射平台和CRISPR/Cas9基因敲除系统的有效性。
　　2.建立了piggyBac介导的美国白蛾转基因遗传转化体系。鉴于后续种群遗传调控靶基因的功能研究和筛选，确立了先鉴定Hcu6和Hcnos启动子的工作。在显微注射平台的基础上，以Hcyellow基因为靶基因，通过BmN体外细胞实验和体内直接注射质粒实验，筛选出了一个高活性的Hcu62启动子。进一步通过显微注射和荧光筛选，成功获得了表型更加明显和稳定的Hcu62驱动的转基因HcyellowRNAi突变体品系Ysh2。这是美国白蛾转基因技术体系的首次建立，为其遗传调控研究提供了重要的技术支撑。
　　3.建立了CRISPR/Cas9介导的美国白蛾Hcdsx可遗传不育突变体。在Hcdsx基因敲除的功能研究中，通过克隆和表达分析，确立了Hcdsx的性别偏好性表达特性。通过外显子特异性的靶向敲除获得了类似于家蚕的共同区、雌性和雄性特异性三种Hcdsx敲除突变体。研究发现，在突变体中出现了很多性二态性征相关的突变表型，包括内生殖腺、蛹期生殖孔、成虫外生殖器、体节、体型、触角和下游基因。在dsxe3和dsxe5性别特异性突变体中，一些表型较dsxe1突变体严重，发生了不完全性反转现象。因此，导致了Hcdsx性别特异性突变体无法完成正常的交配、产卵和受精等生殖相关行为，造成性别特异性不育表型。在对dsxe3突变体的深入研究中发现，该雌性特异性不育表型可通过雄性突变体与野生型雌性交配遗传到下一代，在美国白蛾的遗传调控中展现出了潜在的应用价值。
　　4.确立了美国白蛾Hcmasc基因参与雌雄两性的性别决定和剂量补偿通路。在Hcmasc基因的功能研究中，通过不同位点的敲除实验，获得了Hcmasce4和HcmascC两种突变体。在Hcmasce4突变体中，只有雄性个体产生了突变表型，并通过BmN细胞过表达实验确定了其雄性化的保守位点，4号外显子中两个保守的半胱氨酸Cys-249和Cys-252。而在HcmascC突变体中，雌性和雄性个体的外部生殖器缺陷和性别比例失调，说明该基因确实参与雌雄两性的性别决定通路和剂量补偿通路。此外，piggyBac介导的Hcmasc1转基因过表达导致MC1突变体致死，进一步地说明该基因可能通过破坏剂量补偿通路影响个体生长发育。
　　5.建立了piggyBac介导的美国白蛾转基因Hcser2RNAi雄性不育突变体。在Hcser2基因的功能研究中，CRISPR/Cas9介导的敲除突变体和piggyBac介导的转基因RNAi突变体表明，突变Hcser2基因可以诱导雄性特异性不育。更重要的是，转基因突变体的交配行为不受影响，并且该不育表型可通过雌性突变体遗传杂交传递到后代中去，对美国白蛾的遗传防治具有重要意义。
　　综上所述,建立了稳定的美国白蛾胚胎显微注射平台、高效的CRISPR/Cas9基因敲除技术体系和piggyBac介导的转基因技术体系。在此基础上，筛选出了美国白蛾种群遗传调控靶基因Hcdsx和Hcser2，并且建立了CRISPR/Cas9介导的Hcdsx基因可遗传突变体和piggyBac介导的转基因Hcser2RNAi品系，对美国白蛾的种群遗传调控奠定了坚实的理论基础。