家蚕（Bombyx mori.）属于鳞翅目（Lepidoptera）蚕蛾科（Bombycidae）昆虫，起源于中国的古野桑蚕。家蚕是鳞翅目模式昆虫，也是重要的经济昆虫。在漫长的人工选择下，家蚕的产丝性能在得到大幅度提高的同时，由于长期在室内饲养，接触到化学农药及野外不良环境的机会相对较少，其对不良环境的抗性较弱。有机磷农药（Organophosphorus pesticide，OP）是一类用于防治农业、林业害虫的含磷有机化合物。由于有机磷农药残毒期较长，生产上经常出现家蚕误食带有有机磷农药的桑叶而引起中毒的现象。家蚕接触亚致死剂量农药的死亡率很低或者不死亡，其正常的生长发育和生理代谢受到影响，家蚕的营养利用效率和经济性状也因此受到影响。　　昆虫中肠是食物消化和营养吸收的主要器官，也是保护身体抵御外源有害物质和化学农药的第一道天然屏障。昆虫中肠上皮细胞分泌形成的围食膜将消化空间区室化，有利于食物消化吸收。围食膜还能保护中肠上皮免受食物机械损伤，阻止外源病原物、重金属和化学农药等有害物质侵入中肠。农药诱导后家蚕中肠生理和基因表达变化的研究表明，中肠也是杀虫剂暴露后的毒性靶标器官。　　本研究室在辛硫磷农药和家蚕毒理方面做了大量研究。为了进一步研究微量辛硫磷对家蚕中肠的损伤机制，本文研究了亚致死剂量的辛硫磷（4.0μg/mL）对家蚕中肠的毒理；利用数字基因表达谱（Digital Gene Expression Profiling,DGE）技术，研究了亚致死剂量辛硫磷诱导后家蚕中肠组织基因转录特征及其对生理功能的影响，主要研究结果如下：　　1.辛硫磷对家蚕中肠组织的损伤　　为了研究亚致死剂量辛硫磷对家蚕生长的影响及其对中肠组织的损伤，本研究统计了辛硫磷处理后家蚕体重和存活率，通过病理切片及透射电镜检测了中肠组织病变和细胞超微结构。结果显示，辛硫磷处理家蚕24 h后，家蚕出现典型中毒症状，包括头部震颤，混乱爬行，胃液喷出，痉挛和麻痹；48h和72h体重分别下降25.85%和30.36%；48h死亡率为13.5%。辛硫磷诱导后，家蚕中肠组织发生病变：中肠微绒毛减少，基底层变薄，杯状细胞的空泡化，细胞裂解和死亡；细胞超微结构破坏：中肠细胞空泡化，核固缩，微绒毛减少，线粒体肿胀。结果表明，微量辛硫磷对家蚕中肠造成损伤，中肠细胞发生凋亡，影响家蚕生长。　　2.利用DGE分析辛硫磷诱导后家蚕中肠基因的转录特征　　采用DGE技术，研究辛硫磷处理24h后家蚕中肠基因表达谱，从氧化应激和营养代谢分析了辛硫磷处理对家蚕中肠组织的影响。结果表明，辛硫磷处理后家蚕中肠有254个差异显著表达的基因（FDR≤0.001和|log2Ratio|≥1），其中148个基因表达上调，106个基因表达下调。GO功能富集分析显示这些差异显著基因主要参与细胞成分、分子功能和生物过程。KEGG-Pathway显著性富集分析显示，12条Pathway的基因差异显著，这些通路主要参与氧化磷酸化和营养代谢过程。　　3.辛硫磷对家蚕中肠氧化应激的影响　　以家蚕中肠组织为材料，研究亚致死剂量辛硫磷对家蚕中肠氧化应激的影响。结果显示，辛硫磷处理后，DGE分析显示24电子传递链相关基因上调。QRT-PCR结果表明，编码NADH-CoQ1，Succinic-Q，cyt c reductase-S，cyt c oxidase-S，cytochrome c oxidase polypeptide IV，ATP synthase和液泡H+-ATP合成酶的基因的电子传递链均显著上调（P≤0.05），分别上调1.50，1.31，1.42，1.44，1.70，2.03和1.43倍。辛硫磷诱导增强线粒体中电子传递链复合物的活性，并诱导ROS在中肠中积累。结果表明，微量辛硫磷增强了中肠的呼吸作用，并且电子传递链的活性变化之间的不平衡导致ROS积累。线粒体的电子传递链可能是由辛硫磷暴露引起的家蚕中肠毒性的潜在生物标志物。　　4.辛硫磷对家蚕中肠营养代谢的影响　　本文研究了亚致死剂量辛硫磷对家蚕中肠营养代谢的影响。结果显示，暴露在辛硫磷下，家蚕中肠营养代谢相关酶的活性和基因表达失调。DGE分析显示，40个营养代谢相关基因差异表达。QRT-PCR结果显示，辛硫磷处理24h后中肠组织胰岛素（IIS）信号通路基因Akt，PI3K，PI3K60，PI3K110，IRS和PDK表达下调，而PTEN转录表达上调显著。Akt，PI3K，PI3K60，PI3K110，InR和PDK转录水平在48h升高达到高峰，分别是对照组的1.48，1.35，1.21，2.24，2.89和1.44倍。在72h，转录水平全部下调。正常组Akt的磷酸化水平随家蚕的生长发育而增加，辛硫磷处理组Akt的磷酸化水平在24h激增，随后的48h和72h逐渐下降。结果表明辛硫磷引起家蚕中肠胰岛素信号通路基因表达失调，促使营养代谢紊乱，是导致家蚕生长缓慢的原因。