鞘脂类物质是一类结构复杂，功能多样的脂类化合物。神经酰胺是一类重要的鞘脂类物质，在鞘脂类的代谢过程中起关键作用。它不仅可以作为细胞膜的重要组成成分，还可作为第二信使参与调控细胞增殖和凋亡，乃至影响生物体的生长和发育。神经酰胺的合成与分解分别由限速酶神经酰胺合成酶(CerS)和神经酰胺酶(CDase)调控。本研究以水稻害虫褐飞虱为研究对象，对其体内鞘脂类的种类、含量及其代谢酶系统进行了研究，并重点解析了该代谢酶系统中中性神经酰胺酶和神经酰胺合成酶的生物学功能。主要研究结果如下:　　1.鉴定了褐飞虱体内鞘脂类物质的种类，测定了褐飞虱各龄期神经酰胺类物质的含量。在褐飞虱体内共鉴定到了8种鞘脂类物质:鞘氨醇、二氢鞘氨醇、鞘氨醇-1-磷酸、二氢鞘氨醇-1-磷酸、神经酰胺、二氢神经酰胺、鞘磷脂、神经酰胺-1-磷酸。其中鞘氨醇的骨架长度有C16和C18两种，并以C18骨架为主。褐飞虱以C18的鞘氨醇为骨架，结合碳链长度为C14-C24的脂肪酸CoA生成不同种类的神经酰胺。褐飞虱体内神经酰胺的含量远远高于二氢神经酰胺，并且C20∶0神经酰胺与C22∶0神经酰胺是其体内最富集的种类。HPLC-MS/MS定量分析发现，随着褐飞虱的发育龄期增加（从卵、1到5龄若虫、再到雌、雄成虫），单位体重的神经酰胺类物质含量逐渐降低。　　2.鉴定了褐飞虱鞘脂类代谢的相关基因，并研究了其表达模式。结果表明，鞘脂类代谢途径与哺乳动物相比相对保守，但与黑腹果蝇鞘脂类代谢途径存在一定差异。鞘脂类相关基因的亚型的数量与其它物种之间存在差异，其中代谢途径关键酶的同源序列数量分别为:丝氨酸棕榈酰转移酶(SPT)2条、神经酰胺酶（CDase）1条、神经酰胺合成酶(CerS)2条、鞘磷脂合成酶(SMS)7条、鞘磷脂酶（SMase）4条。通过基因序列的进化关系，深入分析和预测了各基因的生物学功能。对鞘脂类代谢相关基因的表达谱研究发现，较之卵和若虫，褐飞虱的成虫（尤其是雌成虫）中多数基因的表达量较高，且在生殖器官（卵巢或精巢）内表达量最高。这表明鞘脂类物质的代谢在成虫期更活跃，且有可能在生殖过程中起重要作用。　　3.对褐飞虱的NlCDase基因的沉默引起了神经酰胺物质含量的升高，并且抑制了卵巢细胞的生长发育。Pearson相关性分析发现褐飞虱的各龄期虫体内神经酰胺酶(NlCDase)mRNA的转录水平与神经酰胺物质的含量呈显著负相关关系。为明确神经酰胺类物质在褐飞虱发育过程中的功能，本研究采用了活体RNAi（RNA interference）和生测实验。RNAi结果表明，沉默NlCDase基因后，试虫的死亡率较之于对照组并无显著差异，但雌虫产卵量显著降低了35％，若虫孵化率显著降低了27％，且所孵化的若虫存活能力显著下降。HPLC-MS/MS分析发现，沉默NlCDase后，神经酰胺类物质的含量显著升高，其中C20∶0Cer和C22∶0Cer升高显著。生测实验结果表明，饲喂C20∶0Cer3天后的褐飞虱雌虫产卵量显著降低，说明过高的神经酰胺有可能抑制褐飞虱卵巢的发育。对注射dsRNA1-5天后的褐飞虱雌虫的卵巢进行解剖，发现从第3天开始，注射dsRNA-NlCDase的褐飞虱卵巢发育受抑制，卵子形成较迟缓，数量变少;对褐飞虱体内6个卵黄原蛋白(Vg)基因的表达情况进行测定发现，沉默NlCDase后，6个Vg基因的表达量均显著降低，尤其是Vg7（卵黄原受体）基因的表达差异更为明显;沉默NlCDase后，褐飞虱的超氧化物歧化酶(SOD)活性降低，Caspase3活性升高，表明褐飞虱卵巢出现细胞凋亡;电镜结果表明卵巢小管细胞的线粒体和细胞核核膜结构均发生改变。根据以上结果推测，沉默NlCDase基因会引发褐飞虱体内神经酰胺类物质升高，进而诱导卵巢细胞发生凋亡反应，从而抑制褐飞虱卵巢的发育，影响其种群繁殖能力。　　4.对褐飞虱NlCerS基因的沉默引起了神经酰胺物质含量的降低，并抑制了卵巢细胞的生长。从褐飞虱转录组中筛选到两条神经酰胺合成酶(CerS)的cDNA序列，分别命名为NlCerS和NlCerS-like。NlCerS在褐飞虱雌成虫及卵巢中较高表达，而NlCerS-like在褐飞虱各龄期与各组织中广泛表达。为探究褐飞虱体内CerS的生物学功能，分别对NlCerS和NlCerS-like基因进行了RNAi研究。结果表明，较之对照组，沉默NlCerS和NlCerS-like后褐飞虱的死亡率均无显著差异，但沉默NlCerS后褐飞虱雌虫的寿命显著缩短，体重显著降低，卵巢发育畸形;而沉默NlCerS-like后褐飞虱雌虫的寿命、体重、卵巢形态及产卵量较之对照组均无显著差异。此外，沉默NlCerS后，Vg相关基因的表达量显著降低，而沉默NlCerS-like后，Vg相关基因的表达量无显著变化。生测实验结果表明，饲喂CerS酶的抑制剂伏马菌素FB1后，褐飞虱雌虫的产卵量显著降低。HPLC-MS/MS分析发现，NlCerS沉默试虫的卵巢中神经酰胺含量显著降低，二氢鞘氨醇含量显著升高。且NlCerS沉默后卵巢组织发生凋亡反应，SOD酶活性显著降低，Caspase3活性显著升高。透射电镜观察发现，卵巢小管细胞的细胞核膜不完整，线粒体嵴膜数量显著减少。以上实验结果表明，NlCerS沉默引起的神经酰胺物质含量的降低能抑制褐飞虱卵巢细胞的生长发育。　　综上所述，本研究根据神经酰胺类物质含量在褐飞虱体内的变化趋势，深入探索了该类物质及其代谢酶的生物学功能，重点研究了神经酰胺分解酶(NlCDase)和神经酰胺合成酶(NlCerS)在褐飞虱发育与生殖中的功能。沉默NlCDase造成褐飞虱体内神经酰胺分解途径受阻，导致神经酰胺类含量过高，引起卵巢细胞凋亡，抑制卵巢发育与生殖。而沉默NlCerS则会阻断神经酰胺合成途径，导致神经酰胺水平偏低，造成褐飞虱的寿命缩短、卵巢细胞凋亡及卵巢畸形。这就说明褐飞虱在正常发育过程中，体内神经酰胺类物质在鞘脂类相关酶类的协调作用下需维持在稳态水平，过高或者过低的神经酰胺均会引发不同程度的细胞代谢水平的损伤，从而影响生物体的生长发育与生殖。