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褐飞虱(BPH) Nilaparvata lugens,隶属半翅目(Hemiptera),飞虱科(Delphacidae),是亚洲地区水稻上的主要害虫之一。黑色素通路对于昆虫体色素沉积具有重要作用,在其调控下,昆虫呈现体色多型现象,并且参与表皮硬化、伤口修复、防卫病原体入侵等多种重要的生理活动。 本研究将果蝇Drosophila melanogaster的黑色素通路相关基因的蛋白序列作为queries在实验室已经完成的褐飞虱转录组数据库中搜索其同源基因,通过筛选得到了6条序列,并分别命名为Nlyellow,NlTH,Nlddc,Nlblack,Nlebony,NlaaNAT。利用荧光定量PCR技术检测在褐飞虱中的时空表达差异,其中六个基因在若虫3龄到成虫的每次蜕皮前后呈现周期性变化,Nlyellow基因和Nlddc基因在每个龄期末期高表达、初期低表达,NlTH、Nlblack、NlaaNA T和Nlebony基因在每个龄期初期高表达,末期低表达。六个基因在脑、唾液腺、体壁、脂肪体、消化道、卵巢、精巢组织内均有表达,但是在体壁中的表达量都相对较高。RNAi技术分析六个基因的功能,结果表明,3龄若虫Nlblack,Nlebony被干扰后,出现了周身体色变黑,NlTH被干扰后,虫体无法黑化和硬化,这些与其它昆虫中报道的现象相似。 有趣的是,我们也发现了与其他昆虫不同的表型变化: (1)沉默NlaaANT之后,若虫的后足基节和胸部的连接处出现了局部变黑; (2)低龄若虫沉默Nlddc发育至成虫后,体色呈现中间色,并且前翅翅斑出现淡化甚至消失。后续对干扰雌虫进行生殖力实验分析,发现dsNlddc干扰初羽化之后的雌虫,与对照dsGFP处理后的雌虫相比,产卵量和孵化率都出现了显著下降; (3)干扰Nlyellow之后,3龄若虫末期出现蜕皮困难。本论文明确了黑色素通路6个基因对体色的调控作用及其对褐飞虱其它生理活动比如生殖力等的影响,这对于了解这一农业害虫体色多型现象和防治都具有重要意义。