三、研究方案
(一) 学术思想
基于项目提出的害虫治理要从杀灭防治转变为行为调控的新思路和新理念，从害虫行为的基因调控和生态调控二个方面入手，围绕害虫暴发的遗传与行为机理，从害虫的遗传、行为遗传、行为适应这三个相互关联的层面开展系统研究。
通过基因克隆、敲除、转基因以及基因干扰等现代分子生物学技术，系统深入研究昆虫发育与变态重要的相关基因和功能，以及害虫聚群和迁飞行为的分子机制，寻找害虫行为基因调控的新途径和新方法；利用昆虫适应和行为研究平台，结合分子生物学和化学生态学等新技术和手段，深入研究害虫对温度、温室气体和杀虫药剂等生态因子的响应和生态适应性；揭示化学信息分子在寄主植物和害虫间的化学通讯及行为调控机制，明确虫害胁迫植物主要化学信息分子相关基因及调控网络，解析害虫嗅觉相关蛋白的行为学功能，探明害虫昆虫嗅觉识别的分子机制，设计、创制害虫嗅觉行为调控剂。为昆虫行为的生态调控提供科学依据和新方法。
（二）技术途径
综合运用多种技术手段，采用从害虫发育变态相关基因—基因与行为的关系到一定环境条件下基因决定行为表型的功能的研究技术途径，研究昆虫发育变态的遗传基础，害虫种群暴发的行为遗传机制，以及害虫对关键生态因子和食物网内信号物质的适应机理，明确害虫行为基因调控与生态调控的机理，发展以害虫为模式的研究系统和技术平台，实现对农业重大害虫暴发的遗传与行为机理的深入认识，寻找害虫行为基因调控与生态调控的新技术和新方法。
上述学术思想与主要的技术途径可用如下图所示:
学术创新思想 害虫治理从“杀灭防治”转变为“行为调控” 研究方法 研究内容（技术途径） 关键科学问题 昆虫发育变态的遗传基 础（相关基因） 害虫种群暴发的行为遗传 机制（基因与行为的关系） 害虫对关键生态因子和 食物网内信号物质的适应机理（基因决定行为表 型的功能） 图1. 技术路线
研究目标 1. 阐明农业重大害虫暴发的遗传与行为机理 2. 寻找害虫行为基因调控与生态调控的新技术和新方法 3. 扩大和完善以害虫为模式的研究系统和技术平台 生物化学 分子生物学 化学生态学 生物信息学 行为生态学 基因组学等 态调控的机理和技术害虫行为基因调控与生
（三）本项目研究的创新点与特色
本项目在以下几个方面具有明显的创新：
1. 长期以来害虫的防治思想主要以化学药剂杀灭防治为主，这样导致农业生产中化学农药的大量使用，造成了害虫抗药性、农药残留、害虫再增猖獗等问题，引发了环境污染、人畜中毒等事件，为农民加重负担，对食品安全和农业可持续发展构成威胁。本项目在以前研究取得重要成果和获得优秀评价的基础上，综合分析了国内外害虫治理的历史和发展趋势，提出害虫治理要从“杀灭防治”转变为“行为调控”的新思路和新理念。
2. 研究从基因型到环境影响下的表型可塑性，进而发展害虫行为调控的新技术。研究综合应用遗传学、表观遗传学、生物化学、神经生物学和电生理学等多学科交叉方法，结合最新的小分子RNA、转录因子调控靶标基因的分析技术，衔接基因克隆、敲除、转基因以及基因干扰等现代分子生物学技术，系统深入研究昆虫发育与变态重要的相关基因和功能，以及害虫聚群和迁飞行为的分子机制，寻找害虫行为基因调控的新途径和新方法；利用昆虫适应和行为研究平台，结合分子生物学和化学生态学等新技术和手段，深入研究害虫对温度、温室气体和杀虫药剂等生态因子的响应和生态适应性；揭示化学信息分子在寄主植物和害虫间的化学通讯及行为调控机制，明确虫害胁迫植物主要化学信息分子相关基因及调控网络，解析害虫嗅觉相关蛋白的行为学功能，探明害虫昆虫嗅觉识别的分子机制，设计、创制害虫嗅觉行为调控剂。为昆虫行为的生态调控提供科学依据和新方法。 本项目具有以下特色：
1. 农业害虫的研究具有不可替代性
农业害虫行为多样、生物学特性复杂。而模式昆虫的许多相关研究与害虫的控制不直接相关。因此该项研究的成果可以直接应用到害虫的防治实践中。 2、害虫发育与行为关键基因网络调控的系统研究
以害虫发生的内因为重点，通过发育与变态的调控机理，集群和迁飞的行为遗传机理和相关基因的功能调控等方面的研究，深入系统的解析控制害虫遗传与行为的关键基因和调控网络。
3、影响害虫发生的外在因子相互作用的系统解析
重点抓住害虫发生的外部因子，从基因-种群-生态系统等不同层次，系统解析害虫对环境的行为适应和与生物因子的互作机制，以及环境因子对害虫和天敌行为调制的化学机制。与国内同类研究相比具有前沿性，在研究内容、研究方法和技术路线上都有明显的特色。 (四) 取得重大突破的可行性分析
研究目标明确：围绕国家重大需求和学科前沿，瞄准害虫暴发的重大基础科学问题，开展本项研究。
研究基础扎实：经过几十年艰苦努力，我国在害虫综合治理领域已有相当的研究积累；尤其是通过出色完成 “973”项目“农业重大病虫害成灾机理及
调控基础研究” (G200001620)和“重大农业害虫猖獗危害的机制及可持续控制的基础研究”（G2006CB102000）为本项目奠定了扎实的基础。项目组前期完成了多个相关课题，在本领域已有长期的积累，并取得了重要进展。发表了大量相关的高水平研究论文（Science, PNAS，Plos Genetics，Genome Biology, Annual Review Entomology）；建立了完善的害虫、寄主植物化学通讯机制研究平台，拥有多个重大害虫基因文库，鉴定了100多个昆虫嗅觉新基因，开展的昆虫嗅觉识别研究在国内外具有重要地位；在害虫多营养级互作研究中，项目组有多年的研究积累，构建了植物-斑潜蝇-寄生蜂、稻飞虱-水稻-共生菌等多个研究体系，也积累一批研究成果，部分成果已经发表在影响因子大于五的国际主流杂志上。
立论充分、方法先进：借鉴了国内外害虫管理和农业生命科学的最新成果和进展，具有可靠的立论依据；并采用基因组学、昆虫关键代谢通路的RNAi等新技术，方法成熟、先进。
研究团队精干：集中了中国科学院、中国农业科学院及相关重点大学在本领域的优秀人才，组成了精干、高效、务实的研究团队，为本项目的顺利完成提供了人才保障。
支撑体系强大：依托3个密切相关的国家重点实验室和多个部门重点开放实验室，拥有我国一流的研究条件和设备，为本项研究提供了坚实的实验技术基础。 (五) 课题设臵
根据总体目标、主要研究内容以及拟解决的关键科学问题，拟设臵如下5个研究课题：
课题1、害虫发育、变态的遗传机制 课题2、害虫种群暴发的行为遗传学机理 课题3、害虫对环境变化的遗传和行为适应 课题4、害虫和寄主植物的化学通讯机制 课题5、昆虫对食物网内信号物质的适应机制 各课题间相互关系
各个课题之间各有侧重点，又紧密联系，以害虫发生的内部因子—遗传及其决定的行为机制和害虫发展（害虫行为响应和适应）的外部因子—环境生态因子
（非生物和生物）为主线，将项目组成一个有机的整体，最终目标是揭示害虫暴发成灾的遗传与行为机制，寻找害虫行为调控的新途径和新方法（见以下各课题的关系图）。
课题一和课题二分别从基因到个体水平和种群水平研究害虫发生的内部因子，特别是发育与变态，聚群与迁飞行为的分子机制，揭示害虫种群大规模暴发的内在因素，寻找害虫防治的药物靶标；课题三—课题五则是从基因到生态水平研究影响害虫发展的外部非生物因子如温度、温室气体和人为造成的因子杀虫药剂胁迫，以及生物因子如生态系统中其它成员与其相互作用的角度，阐明害虫暴发的外部因子和害虫对它们的行为响应和适应机制。 因此，5个课题分别从遗传、行为遗传、行为适应这三个相互关联的层面回答害虫行为基因调控与生态调控的机理，寻找害虫行为基因调控与生态调控的技术，为实现害虫防治从杀灭转变为行为调控的理念奠定科学基础，并服务于国家需求。