本研究围绕寄生蜂对寄主害虫脂代谢的调控及其若干毒液蛋白功能之科学问题,以实验室长期继代饲养且寄生因子仅为毒液的蝶蛹金小蜂及其寄主菜粉蝶蛹为研究对象,开展了系列研究。研究以揭示内寄生蜂调控寄主害虫脂质代谢的通路及其机理为主要目的,同时为寄生蜂人工繁育寄主的筛选或人工饲料的研制提供理论基础。此外,开展寄生蜂相关毒液蛋白功能的研究,以丰富发展对寄生蜂毒液蛋白功能多样性的深入认识,以挖掘寄生蜂毒液中可能应用于害虫生物防治的新型杀虫基因资源,甚至是在医药领域具有潜在开发价值的基因资源。1.蝶蛹金小蜂寄生对寄主脂肪体脂质组的影响利用基于UPLC-TOF-MS的脂质组学方法,比较研究蝶蛹金小蜂寄生与未寄生寄主菜粉蝶蛹脂肪体中脂质组分与含量的变化。结果表明,寄生后寄主脂肪体中高度不饱和的可溶性甘油三酯(TAG)含量显著增加;而不饱和度较低(可溶性相对较低)的TAGs水平明显降低。通过蝶蛹金小蜂基因组与转录组的联合分析,发现了寄生蜂毒液中去饱和酶基因PPU08555的潜在功能,即该基因可能参与诱导寄主脂肪体TAGs转化为熔点更低(更为液态)、更易于释放至寄主血淋巴的形式,以便于蝶蛹金小蜂幼虫吸收获得寄主营养。同时,发现寄生后寄主脂肪体中多种磷脂类物质的含量显著下降,推测与蝶蛹金小蜂寄生引起的脂肪体细胞破坏有关。2.蝶蛹金小蜂寄生对寄主血淋巴脂质组的影响蝶蛹金小蜂寄生后,寄主菜粉蝶血淋巴的脂质组学分析结果显示,寄主血淋巴中TAGs和磷脂的总体含量增加,推测脂肪体细胞的内容物可能随着细胞的破坏被分散、扩散至血淋巴。通过对寄主菜粉蝶蛹的转录组数据进行分析,发现寄生后寄主体内参与甘油酯代谢途径的二脂酰甘油酰基转移酶基因(DGAT2)的表达显著上调,推测寄主血淋巴中TAGs含量的增加还可能由甘油二酯(DAG)转化而成。此外,寄生后寄主血淋巴中的胆固醇酯(CE)含量的急剧增加,但寄主体内的胆固醇却未发生显著变化,推测蝶蛹金小蜂可能通过其毒液为其后代提供昆虫膳食必需的胆固醇。3.蝶蛹金小蜂脂肪酶的基因组注释与功能分析蝶蛹金小蜂寄生后,其寄主体内的多种脂质含量及组分发生了显著的变化。脂肪酶(lipase)作为昆虫脂质代谢过程中(消化、运输和加工等)的关键蛋白,可能在寄生蜂独特的生命周期中发挥着更具多样化的功能。通过对蝶蛹金小蜂基因组与转录组的联合分析,注释了分属于5个脂肪酶家族的64个脂肪酶基因,其中8个毒液脂肪酶基因与4个唾液脂肪酶基因为蝶蛹金小蜂寄生后,参与其寄主体内脂质环境调节的主要因子。多重比对结果发现,多数鉴定到的毒液脂肪酶基因不具备完全的催化三联体特征,且其β9环相对长度较长,盖结构域相对较短。这预示着蝶蛹金小蜂毒液脂肪酶中多数缺失了催化活性,且TAG水解活性较弱。通过系统发育树构建,预测了蝶蛹金小蜂中性脂肪酶基因与酸性脂肪酶基因的功能。4.蝶蛹金小蜂毒液脂肪酶的表达与活性检测通过对蝶蛹金小蜂毒液中6个潜在的毒液脂肪酶基因进行克隆与原核表达,探明了这些脂肪酶基因的在p Cold-tf载体的最优表达条件及蛋白特征。其中,PPU16612是毒液中相对表达量最高的脂肪酶,具有潜在的水解胆固醇酯的能力。在改良胆固醇酯酶活性检测方法的基础上,明确蝶蛹金小蜂毒液与PPU16612重组蛋白均有胆固醇酯酶活性;且RNA干扰该基因后,毒液的胆固醇酯酶活性显著降低。结合寄主蛹转录组分析及q PCR验证,发现毒液PPU16612的功能与寄生后寄主体内胆固醇的酯化受到抑制相关。