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卵黄发生(vitellogenesis)是昆虫生殖调控研究的一个核心问题,也是害虫防治和益虫利用的潜在靶标。保幼激素(juvenile hormone,JH)促进多数昆虫的卵黄发生,但分子机理并不清楚。本研究前期探索实验发现,JH诱导飞蝗(Locusta migratoria)的卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)表达依赖于胰岛素(insulin)信号通路,推测营养信号通路是卵黄发生的必要条件,insulin与JH协同调控飞蝗卵黄发生期Vg的大量表达,其中的分子调控机制有待阐明。为了解析JH和insulin信号通路协同调控飞蝗Vg表达的分子机制,首先分析了飞蝗Vg基因的启动子序列,发现Vg基因启动子区存在具有碱性-螺旋-环-螺旋锌指(basic-Helix-Loop-Helix,bHLH-zip)结构的上游刺激因子(Upstream Stimulatory Factor,USF)结合元件E-box(CACGCG)。结合文献研究报道,推测USF可能在insulin和JH信号通路协同调控飞蝗Vg表达过程中发挥重要作用。据此,本论文研究综合运用生物化学、分子生物学、细胞生物学、遗传学的方法,阐明USF在JH和insulin协同作用下,促进Vg表达的分子机制。我们发现,通过RNAi沉默虫体内的USF,能够显著抑制JH诱导的Vg表达,进而导致飞蝗卵巢发育受到抑制,卵母细胞不能发育为成熟的卵。通过原核重组表达USF蛋白并免疫新西兰大白兔,制备了USF特异性兔源多克隆抗体,Western blot分析发现,USF的磷酸化修饰和飞蝗Vg表达量呈现正相关性。Insulin诱导增加USF的表达量,而JH诱导USF的磷酸化。生物信息学分析并结合翻译后修饰位点的定点突变,发现JH通过蛋白激酶A(protein kinase A,PKA)激活USF氨基酸的第182位苏氨酸残基(T182)的磷酸化。免疫细胞化学的显微成像显示,JH诱导细胞质中过表达的USF-RFP-His移向细胞核中,并且该过程受到JH-PKA介导的USF T182磷酸化修饰调控。通过Co-IP、ChIP和EMSA进一步分析发现,磷酸化的USF与JH核受体Met互作,并与Vg基因启动子区的E-box结合,进而促进Vg的转录。本论文研究结果表明,在飞蝗卵黄发生期,insulin诱导USF的表达,JH通过PKA激发USF的T182位点磷酸化而促进其入核,T182磷酸化的USF与JH的核受体Met交互作用并与Vg启动子区E-box序列结合,促进Vg的转录。这些发现不仅丰富对JH非基因组信号转导通路的了解,也为阐明JH与insulin信号通路协同调控昆虫生殖的分子机制提供了新的进展,还能为害虫绿色防控提供分子靶标。