胆固醇是昆虫不可或缺的营养成分,具有组成细胞膜、作为蜕皮激素的合成前体以及参与细胞间的信号传递的功能。然而昆虫不能自主合成胆固醇,必须从食物中获取。胆固醇在植物体中的含量极低,无法满足植食性昆虫生长发育所需,因此植食性昆虫需要将植物固醇转化为胆固醇加以利用。但不是所有的植物固醇都可以转化为胆固醇,并且昆虫对不同固醇的吸收利用效率不同。然而关于昆虫固醇吸收利用的基因研究较少。在棉铃虫Helicoverpa armigera中,ABC转运蛋白Ha OG200342被证明具有特异性排泄胆甾烷醇的功能。本研究以重要的农业害虫粘虫Mythimna separata为研究对象,通过生物信息学技术、实时荧光定量PCR、CRISPR/Cas9技术以及GC-MS等技术明确参与粘虫固醇吸收利用的ABC转运蛋白,对其功能进行验证。研究结果如下:从粘虫转录组中筛选到了14个ABCG亚家族转运蛋白。将人类Homo sapiens、果蝇Drosophila melanogaster、棉铃虫Helicoverpa armigera、赤拟谷盗Tribolium castaneum、柑橘木虱Diaphorina citri、小菜蛾Plutella xylostella、瓜实蝇Zeugodacus cucurbitae和粘虫M.separata的ABCG亚家族蛋白进行了系统发育分析。通过直系同源基因搜索和进化树分析,确定了粘虫Mse1046基因是棉铃虫中具有排泄胆甾烷醇功能的Ha OG200342基因的直系同源基因。对Mse1046进行克隆,分析其序列发现Mse1046编码的氨基酸序列在不同昆虫中高度保守。表达模式分析表明Mse1046在卵和4龄幼虫中表达量较其他幼虫龄期低,在幼虫的肠道和马氏管中高表达;相较于胆固醇,胆甾烷醇能诱导Mse1046表达量上调。这些初步的结果为下一步的功能研究奠定了基础。利用CRISPR/Cas9技术对Mse1046进行大片段敲除,获得了可稳定遗传的纯合突变品系。饲喂Mse1046纯合突变品系胆固醇和胆甾烷醇,发现饲喂胆甾烷醇的Mse1046纯合突变品系体内的胆甾烷醇含量显著高于野生型粘虫,并且饲喂添加了ABCG2抑制剂Ko143的胆甾烷醇的野生型粘虫体内的胆甾烷醇含量显著高于未添加抑制剂的粘虫。这表明Mse1046的确具有排出胆甾烷醇的功能。统计分析两种不同固醇对Mse1046纯合突变品系蛹期性状的影响,结果表明胆甾烷醇在粘虫体内的积累会显著降低粘虫的羽化率,但不影响幼虫发育至蛹的时间、蛹重及化蛹率。综上所述,本研究鉴定了在粘虫幼虫固醇吸收中起调控作用的ABC转运蛋白Mse1046,并系统地验证了其将胆甾烷醇选择性排出体外的功能,进一步完善了昆虫固醇代谢机制,为粘虫防治新靶标的选择提供了参考。