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昆虫表皮是抵御外界复杂环境的第一道屏障。为适应环境的变化、满足个体的成长需求,在昆虫不同的发育阶段,必须定期蜕去旧表皮并合成新表皮。昆虫表皮主要由蛋白质和几丁质构成,并通过一系列复杂的生化反应形成精细结构。本研究以我国重要农业害虫飞蝗为研究对象,通过对表皮蛋白中的Tweedle蛋白和参与几丁质代谢途径中重要的miRNA进行研究,探讨Tweedle蛋白在表皮形成和代谢中的作用以及miRNA参与几丁质代谢途径的转录后调控功能的机理。1)Tweedle蛋白是表皮蛋白家族重要成员之一,其特点是具有4个特异性保守区,能与几丁质结合。在果蝇中,当Tweedle D发生突变时,幼虫表皮合成受损,无法维持正常体型,表明Tweedle家族在表皮的合成途径中起重要作用。本研究通过搜索飞蝗转录组数据库,获得表皮蛋白基因LmTwdl1及LmTwdl2的序列,并证实这两个基因属于Tweedle家族。通过Real-Time PCR分析了 Tweedle基因表达谱,结果表明,飞蝗Tweedle基因在表皮与前肠中表达量非常高,其他组织中基本不表达;同时,表皮不同发育阶段表达变化显示,Tweedle基因在5龄前期及中期低表达,后期表达量迅速升高。原位杂交实验表明,LmTWl1转录物定位于体壁上皮细胞胞质中。为研究飞蝗Tweedle基因的生物学功能,我们进行了 RNA干扰实验。结果发现RNA干扰LmTwdl1后,飞蝗出现蜕皮异常并大量死亡。H&E染色与几丁质染色结果显示,飞蝗表皮与对照相比无显著差异,而电镜结果显示,RNAi后飞蝗新表皮中的上表皮厚度变薄,原表皮几丁质排布出现紊乱。以上结果表明LmTwdl1在飞蝗的蜕皮发育中起关键作用。研究结果将有助于进一步加深对Tweedle基因功能的理解。2)几丁质代谢是表皮合成的关键步骤。几丁质合成酶(chitin synthase,CHS)与几丁质酶(chitinase,CHT)是几丁质代谢途径中的两种关键酶;miR-71与miR-263通过抑制靶基因LmCHS1及LmCHT10的表达,参与几丁质的合成与降解,并调节蜕皮发育。通过注射miRNA激动剂,分析miRNA过表达对靶基因表达量的影响,并通过原位杂交实验证明miRNA与其对应靶基因在表皮细胞中共定位,同时发现miRNA过表达或RNA干扰靶基因后,飞蝗均出现表皮蜕皮异常现象。结果表明,miRNA参与几丁质代谢途径的转录后调控。以上研究结果有助于我们进一步探索依赖LmCHS1及LmCHT10的几丁质代谢途径的机制,阐明了蜕皮发育在飞蝗生活史中的重要意义,同时也为蝗灾控制提供了一种新的思路。