保幼激素(juvenile hormone，JH)在昆虫的幼虫生长，蛹期变态，成虫生殖和其它生长和发育过程中发挥了非常重要的作用。对鳞翅目等大多数昆虫的幼虫而言，JH可以阻止蜕皮激素(ecdysteroids，Ecd)起始变态，从而维持幼虫的性状。因此，JH被称为一种“status quo”(维持原状的)激素。JH可以调控大多数昆虫成虫的生殖，包括雌虫卵巢和雄虫附性腺的发育。因为JH受体没有被成功鉴定，尽管对于JH的研究已经持续了近一个世纪，但人们对JH各种生理功能的分子作用机制还知之甚少。本论文的主要研究结果包括如下几个方面：　　 在本论文的第一部分研究当中，我们用遗传方法证明了JH在果蝇幼虫-蛹变态过程中必不可少，具有维持原状的功能。利用果蝇的UAS-GAL4系统在合成JH的器官咽侧体(corpora allata，CA)中特异性表达死亡激活基因(death activator)grim，可造成CA细胞的死亡，最终引起JH的缺失。JH缺失的果蝇幼虫体重变小，个体变瘦，发育滞留在幼虫-蛹变态期并最终死亡。体外添加JH类似物methoprene-acid可以把JH缺失的果蝇挽救成正常发育的成虫。JH对幼虫-蛹变态过程中各种器官芽的发育以及脂肪体器官的重建具有重要的调控作用。JH缺失的果蝇脂肪体等幼虫器官提前发生细胞凋亡、自噬、坏死和解离。尽管相对鳞翅目等昆虫而言果蝇JH维持原状的功能较弱，我们首次证明了JH在果蝇中也具维持原状的功能。利用蛋白质组学和实时定量PCR方法，发现JH缺失的果蝇脂肪体中一些基因的蛋白质和mRNA水平和对照相比发生显著变化，其中Dronc和Drice等编码半胱氨酸蛋白酶基因的表达量显著提高；同时超表达Dronc可以导致脂肪体细胞凋亡和幼虫死亡，说明JH可以抑制举胱氨酸蛋白酶诱导的PCD。前人研究结果表明，Ecd及其信号传导途径具有促进PCD的功能。添加外源Ecd可导致JH缺失的果蝇死亡提前，而RNA干扰Ecd受体EcR可把JH缺失的果蝇上挽救为成虫或者预成虫，这里首次用遗传互作实验证明了JH具有抑制Ecd诱导的PCD的作用。　　 其次，我们发现JH的分子作用是通过抑制HLH-PAS转录因子Met(Methoprene-tolerant)和gce(germ cell expressed)的转录活性来完成的。bHLH-PAS转录因子Met(Methoprene-tolerant)曾被认为是编码JH候选受体的基因。可以肯定的是，Met参与了JH的信号传导，但具体作用机理还不清楚。我们发现，Met和gce同时缺失的果蝇蛹期死亡；在全身或者脂肪体中超表达Met可以引起幼虫早期死亡，个体发育缓慢，脂肪体细胞变小，并且伴随着强烈的PCD，Dronc和Drice基因的表达水平也显著升高。超表达Dronc和超表达Met具有相似的表型，但超表达Met的表型更加强烈。更为重要的是，给超表达Met的果蝇中施加methoprene可以显著降低Dronc和Drice的表达。以上结果表明JH通过抑制Met和gce的转录活性来阻碍半胱氨酸蛋白酶诱导的PCD。结合本论文实验结果和其他人的研究，可以推断Met和gce是JH信号传导中的关键分子并位于JH信号传导途径的上游，但具体分子作用机理还有待深入研究。　　 再次，利用蛋白质组学和实时定量PCR方法，我们还发现JH缺失的果蝇脂肪体中Ecd信号下游的基因，包括初级反应基因Br-C，E74，E75，E93等在预蛹期的表达明显降低。进一步研究发现可能是前胸腺PCD提前而导致虫体内内Ecd水平降低造成的。　　 在论文第二部分中我们研究了脂肪体及其合成和分泌的储存蛋白在果蝇幼虫-蛹变态过程中的生理功能。在第一部分工作中我们发现，JH缺失的果蝇脂肪体提前发生细胞凋亡和细胞自噬，而且JH可以调控储存蛋白受体的活性和储存蛋白的表达，因此我们研究了果蝇脂肪体在变态过程中的生理功能。发现在幼虫后期开始诱导果蝇脂肪体细胞死亡，可以导致果蝇在预成虫期死亡，说明脂肪体在蛹期“remodeling”过程中发挥了重要的作用。脂肪体缺失的果蝇的脑、器官芽、唾液腺等都相比对照变小，暗示它们需要脂肪体提供能量；但是中肠却比野生型变大，可能脂肪体中无法吸收中肠摄取的能量而导致能量在中肠中大量积累和剩余。为了进一步研究储存蛋白及其受体的功能，我们正在进行它们的超表达和基因敲除研究。储存蛋白及其受体FBPl在果蝇幼虫-蛹变态过程中的生理功能还有待深入探索。　　 我们下一步的研究计划是以果蝇的脂肪体为模型，进一步阐明JH的分子作用机理和剖析JH的信号传导途径。