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褐飞虱(半翅目;飞虱科)是水稻上一种重要的迁飞性害虫,具有远距离迁飞能力。褐飞虱成虫前翅翅脉上着生很多刚毛,其功能和发育分子机制并不清楚;褐飞虱迁飞时卵巢发育被抑制,是一种短暂的生殖滞育现象,生殖滞育的分子调控机制也不清楚。Achaete、scute是一类编码b HLH结构的转录因子,控制果蝇鬃毛的发育。Target of Rapamycin(TOR)信号通路影响细胞的增长及分化,受外界营养条件的调控,Target of Rapamycin(TOR)是该通路中的关键基因。为弄清楚褐飞虱刚毛发育和迁飞滞育的调控关键基因,我们克隆褐飞虱achaete-scute homologue(ASH)、Target of Rapamycin(Nl TOR)基因,并通过RNAi干涉研究这两个基因的功能。结果如下:一、褐飞虱achaete-scute homologue基因功能研究1.本研究发现Nl ASH基因的c DNA全长669个碱基,编码233个氨基酸;并对Nl ASH进行系统进化树分析,发现褐飞虱ASH与意大利蜜蜂和金小蜂亲缘关系最近。2.Nl ASH主要在褐飞虱若虫期高表达,成虫期表达量较低;若虫期不同组织部位的表达分析发现Nl ASH在3龄褐飞虱的翅芽中高表达。3.采用ds RNA干扰3龄褐飞虱Nl ASH的表达,发现Nl ASH下调对褐飞虱有显著的致死效应并且褐飞虱羽化后,成虫翅出现畸形,前翅翅脉上刚毛几乎完全消失。二、褐飞虱Target of Rapamycin基因功能研究1.本研究发现Nl TOR在褐飞虱若虫与成虫期都表达,在成虫期高表达,长、短翅品系Nl TOR表达存在显著性差异,短翅品系在成虫1、2和4天Nl TOR表达水平显著高于长翅品系。2.沉默Nl TOR后连续饲养观察15天,稻茎中没有褐飞虱孵化出来,解剖稻茎也没有发现卵。解剖注射了ds TOR的雌成虫卵巢,发现褐飞虱卵巢发育被抑制,卵不能形成,卵巢小管和输卵管都被抑制。3.沉默Nl TOR显著延长褐飞虱若虫发育到成虫的时间,降低蜕皮激素合成途径关键基因Nl E74B(Ecdysone-induced protein 74B)和蜕皮激素受体Nl Ec R(Ecdysteroidreceptor)基因的表达水平;Nl Fo XO(Forkhead-box O)和Nl Vg(vitellogenin)的表达量也降低。综上所述,本研究表明Nl ASH基因对褐飞虱前翅翅脉上刚毛的发育起着决定性作用;Nl TOR基因影响褐飞虱蜕皮激素的合成及蜕皮激素信号传递,调控卵巢发育,可能参与调控褐飞虱迁飞生殖滞育。