抑咽侧体素基因在大猿叶虫生殖滞育准备中的功能分析

【目的】本研究旨在明确大猿叶虫Colaphellus bowringi促咽侧体素(allatotropin, AT)和抑咽侧体素(allatostatin, AST)基因的分子特征，分析其在该虫生殖和滞育过程中的表达差异，并探究其在大猿叶虫生殖滞育准备中的功能。【方法】利用前期建立的大猿叶虫转录组数据库，鉴定大猿叶虫CbAT和CbASTs基因序列并克隆其开放阅读框(ORFs)，并对其序列进行生物信息学分析；通过qRT-PCR技术检测CbAT和CbASTs在大猿叶虫注定滞育和注定非滞育雌蛹和雌成虫头部的表达模式；对注定滞育大猿叶虫2日龄雌蛹进行CbAST-B, CbAST-C以及CbAST-B+CbAST-C RNAi试验后，检测4日龄雌成虫保幼激素(juvenile hormone, JH)信号基因以及卵黄原蛋白基因的表达量变化。【结果】鉴定并克隆了大猿叶虫的一个促咽侧体素基因CbAT(GenBank登录号: MT977128)及两个抑咽侧体素基因CbAST-B(GenBank登录号: MT977126)和CbAST-C(GenBank登录号: MT977127)，其开放阅读框分别长408， 600和303 bp。通过氨基酸序列比对和系统进化分析发现，CbAT, CbAST-B和CbAST-C均与鞘翅目昆虫的同源蛋白聚在一支，在进化上表现出较高保守性。qRT-PCR检测发现，CbAT基因在注定滞育与注定非滞育2日龄雌蛹到4日龄雌成虫头部中始终无表达差异；而CbAST-B和CbAST-C基因分别自雌成虫1和2日龄开始在注定滞育雌成虫头部显著高表达，且在注定滞育和注定非滞育个体中的差异表达状态一直持续到滞育准备期结束。在注定滞育2日龄雌蛹中沉默CbAST-B, CbAST-C以及同时沉默CbAST-B和CbAST-C后，检测4日龄雌成虫头部的干扰效率发现，CbAST-B和CbAST-C的表达均受到显著抑制，干扰效率达70%以上。在去除触角的头部中，JH合成途径基因AACT， FPPS和JHAMT以及脂肪体中JH应答基因Kr-h1和JHE1的表达在dsCbAST-B, dsCbAST-C和dsCbAST-B+dsCbAST-C处理组中均被显著上调，脂肪体中卵黄原蛋白基因Vg1和Vg2的表达也被显著上调。【结论】CbAT基因可能并非造成大猿叶虫产卵前期与滞育准备期保幼激素信号产生差异的主要原因，而在生殖滞育准备期CbAST-B和CbAST-C抑制了JH的合成，进而抑制Vgs的表达以促进滞育的发生。本研究进一步揭示了昆虫生殖滞育准备期保幼激素信号的上游调控机制，有助于进一步理解昆虫对环境的季节性适应策略，为挖掘害虫防治的新靶标提供了新的指导和借鉴。

Analysis of the functions of allatostatin genes in the reproductive diapause preparation ofColaphellus bowringi(Coleoptera: Chrysomelidae)