水稻是人类最重要的粮食作物之一,其产量的高低对保障人类生活和生存具有重要的影响。褐飞虱是造成水稻大量减产的主要害虫之一。褐飞虱,刺吸式口器,以成、若虫群集于稻丛基部,刺吸茎叶组织汁液。危害严重时引起稻株瘫痪倒伏,俗称“冒穿”,导致严重减产或失收；产卵时刺伤稻株茎叶组织,形成大量伤口,促使水分由刺伤点向外散失,同时破坏疏导组织,加重水稻的受害程度；褐飞虱不仅是传播水稻病毒病——草状丛矮病和齿叶矮缩病的虫媒,也有利于水稻纹枯病、小球菌核病的侵染为害。本论文第一章的研究内容旨在通过在水稻体内表达褐飞虱基因同源的dsRNA让褐飞虱取食,从而在褐飞虱体内产生RNAi效应达到抗褐飞虱的目的；本论文第二章的研究内容是鉴定褐飞虱体内的small RNA。本论文第三章的研究内容是克隆水稻生长发育相关基因OsATG7,并分析其功能,为水稻的遗传改良提供了新的基因资源。第一章利用RNAi技术抗褐飞虱的研究结果如下：1.摸索出了合适的dsRNA体外合成方法。从褐飞虱转录组和cDNA文库序列中选取了一些序列,并合成了相应同源的dsRNA,喂食褐飞虱。2.摸索出了体外喂食褐飞虱dsRNA的合适条件。发现将dsRNA加入饲料2min后dsRNA就降解了,于是我们选择“喂食一天不加dsRNA的人工饲料,一天加dsRNA的10%的蔗糖水”的喂食方案。3.体外合成了十条dsRNA并进行了褐飞虱的体外喂食实验,当喂食浓度为50ng/μl时,与喂食了dsGFP的对照褐飞虱相比,喂食了含褐飞虱基因同源dsRNA的褐飞虱死亡率并没有显著差异,但是它们同源基因的表达量下降水平有差异。当喂食浓度提高至300ng/μl时,褐飞虱的死亡率与对照比也有显著差异。4.在检测了表达量的基因中,发现VE基因的下降水平最明显。在cDNA文库中克隆到全长的VE,并针对全长VE的不同区域设计了三条dsRNA,并对这三条dsRNA进行了褐飞虱的体外喂食实验,发现三条ds-VE都有干涉效果。5.将喂食有效果的dsRNA片段和一些褐飞虱的重要基因片段构建了36个RNAi载体转化水稻,转基因苗经过分子鉴定后喂食褐飞虱,发现转基因苗对褐飞虱基因无明显干涉效果。第二章褐飞虱体内small RNA的鉴定结果如下：1.我们对褐飞虱的雌若虫、雄成虫和雌成虫的small RNA转录组进行了测序。测序结果显示褐飞虱体内small RNA非常丰富并具有自己的特点。2.两两比较三个文库的total small RNA,发现公有序列占很大一部分,达到80%以上,各自特有的只占5%-10%。而unique small RNA在三个文库中的两两比较结果显示,两两公有的unique small RNA只占15%-18%,大部分是各个文库各自特有的unique small RNA。说明不同发育时期和性别的褐飞虱需要大量重复的公有的small RNAs来调控它们共同的本底代谢,而不同发育时期和性别褐飞虱的small RNA的种类存在很大差异。3.三个文库分别鉴定出了(CC)287,(CX)301,(CY)229个miRNA家族,将这些microRNA家族代表序列比对到果蝇基因组及褐飞虱转录组我们分别得到了CY(41), CC(40), CX(42)个前体。4.三个文库中的已知miRNA有三个文库公有的、表达量不变的组成型miRNA。也有其中一个文库特有的、两个文库特有的、或者三个文库都有但表达量存在很大差异的miRNA。5. miRNA在进化上高度保守,不仅在基因位置上保守,序列上也呈现出高度的同源性,miRNA高度的保守性与其功能的重要性有着密切的关系。6.通过预测,我们一共得到了71条新的miRNA,并通过RT-PCR验证了一些新的miRNA的存在。通过与果蝇重复序列的比对我们认识到可能还有大批量的siRNA和piRNA存在于small RNA库中。第三章OsATG7基因功能研究结果如下：1.从韩国突变体库购买到一个OsATG7基因的突变体atg7,纯合突变体材料具有株高变矮、抽穗期推迟和不育等表型,经过多代种植鉴定证实我们的突变体表型和基因型严格共分离。2.株高变矮的纯合突变体在茎秆各节都比杂合和野生型突变体短,且整个茎秆要细。石蜡切片结果显示,纯合突变体材料在细胞大小上明显小于杂合和野生型材料。3.利用体视显微镜,我们也观察到了突变体材料花药开裂和花丝延长的情况,结果显示,我们的纯合突变体花丝是能伸长的,但花药不能开裂。或许花药不开裂是导致我们纯合突变体材料不育的原因。4.将突变体孕穗期材料进行1/4N水培胁迫处理,结果显示,纯合突变体材料生长明显受限、叶片变黄和叶绿素含量明显降低等。暗示OsATG基因明显参与到N胁迫代谢途径。但是OsATG基因的RNAi材料在正常生长条件下与对照ZH11相比没有差异表型。5.亚细胞定位结果显示OsATG7基因编码的蛋白定位于叶绿体。6.OsATG7基因在不同激素处理野生型中花11后的表达情况检测结果显示,OsATG7主要是对JA,BR,ABA,GA响应比较强烈,暗示这个基因可能参与到这些激素的代谢调控。进一步采用液相色谱方法测突变体材料中相应激素含量时,发现JA含量在纯合突变体中变得非常低。7.atg7突变体材料种子在红光,黑暗,白光条件下发芽生长的胚芽鞘长度存在差异,纯合突变体胚芽鞘长度不管是在什么光源条件下都要比杂合和野生型突变体材料长,而JA正是抑制胚芽鞘生长的。8.利用qRT-PCR检测了参与JA合成、降解、和信号转导途径中的相关基因,结果显示,JA合成或者降解途径中的基因在纯合突变体、材料杂合体和野生型三种基因型中的RNA水平没有太明显的差异,但是信号转导途径中某些基因的RNA水平存在较明显的差异。9.我们将OsATG7基因全长及三段截短的片段构建了酵母双杂交载体,并进行了筛库实验,筛了三次都没有筛选到互做蛋白。筛库工作仍在继续进行。10.透射电镜结果显示atg7纯合突变体材料细胞自吞噬途径异常。