研究昆虫对植物源与昆虫源化学信息化合物的响应机制和它们之间的协同作用机理，鉴定多营养级间对害虫、天敌行为起关键作用的信息化合物，明确害虫-寄主-共生物-天敌多物种间的化学通讯机制和植物直接防御与间接防御的分子机理，发展害虫行为生态调控的新方法和新技术。 五年目标：
? 明确昆虫对食物网内关键化学信号物质的神经编码机制 ? 阐明害虫-寄主-共生物-天敌多营养级协同进化机制 ? 解析植物受多种害虫危害的直接防御与间接防御机制 ? 发展害虫行为生态调控的新方法和新技术
2.研究内容：
（1）昆虫对食物网内关键信息化学物质的神经编码机制
研究昆虫对食物网内植物源与昆虫源信息化学物质的响应机制和不同来源信息化合物对昆虫行为的协同调控机理。明确昆虫嗅觉感受神经元和味觉感受神经元对信号分子的感受特性及其遗传机制，分析昆虫对混合物的外周神经编码和中枢处理机制。
（2）害虫共生物对害虫-寄主互作的调控机制
研究共生物对害虫致害机制和寄主防御策略的调控模式；揭示共生物对害虫致害机制和生长发育的调控规律；阐明共生物对寄主防御策略和耐受能力的调控策略，为进一步筛选优良的抗虫农作物品种提供技术支持。 （3）阐明植物受多种害虫危害的直接防御与间接防御机制
研究诱导茉莉酸（JA）途径的害虫与诱导水扬酸（SA）途径的害虫顺序或共同侵害植物后，诱导植物产生的直接和间接防御分子和化学机制，阐明天敌对这种复杂食物网内信息化合物的响应机理，寻找对害虫和天敌行为起到关键作用的信息化合物。
（4）发展害虫行为生态调控的新方法和新技术
依据多营养级间的信息联系，植物抗性的分子机理，以及昆虫对信息气味物质的识别机制，发展害虫行为生态调控的新方法和新技术。 经费比例：20%
课题负责人：王琛柱研究员
承担单位：中国科学院动物研究所、西北农林科技大学、温州医学院、中国计量
学院
学术骨干：魏佳宁、鲁敏、Ali Sayyed、杜永均、俞晓平
四、年度计划
研究内容 ? 用差减杂交、蛋白双向电泳等方法初步鉴定棉铃虫幼虫应答短光周期的关键基因；克隆dilp和dinr基因，并分析它们与钟神经元的相互关系；筛选一批变态或激素诱预期目标 ? 发现应答短光周期的重要基因3－5个；鉴定dilp和dinr的基因及蛋白的表达规律，阐明其与钟基因的相互关系；揭示insulin信号系统与钟神经系统的相互关系，以及信号系统如何影响昆虫的发育和生物节导差异表达的基因，研究基因功能；收集目标昆虫变态发育相关样品进行illumina 高通量测序；测定保幼激素特异性基因表达谱，及诱导基因和Met在外源保幼激素处理后时空的表达水平；大规模筛选和序律；鉴定到数个与生长发育和变态相关的基因并阐明基因功能；完成目标昆虫样品的收集、提取和测序准备工作。获取一批个保幼激素诱导基因和刺激表达的基因和10-20个的幼激素调控miRNA，并确认保幼激素诱导和刺激表达的特异性基因；鉴定第 一 年 列分析目标昆虫靶基因上的潜在microRNA10-15个发育变态相关的重要基因上的潜作用位点；通过 PCR研究目标昆虫核受体基因在发育和变态过程中的时空表达模式。 在microRNA作用位点；阐明核受体基因在家蚕发育和变态时期的时空表达模式，并获得核受体基因的完整cDNA序列。 ? 建立飞蝗飞行行为测定模型，比较分析散居型和群居型的线粒体结构；神经递质受体亚型的cDNA全长克隆以及抗体制备；进行飞蝗转录组测序；两型飞蝗飞行肌一维电泳比较；RNAi技术验证几丁质代谢关键酶基因在飞蝗两型中的差异表达和蚜虫取食行为的关键基因。 ? 飞蝗自然种群样本样本基因组DNA制备和热激蛋白基因突变筛选； 高浓度CO2胁迫对固氮缺失型与野生型苜蓿生长发育、光合速率、根瘤数量、碳氮水平以及营养物质含量的影响；筛选建立棉铃虫等害虫或模式昆虫对杀虫药剂的抗性近等基因系；克隆细胞色素P450、P450还原酶、细胞色? 获得检测飞蝗飞行、聚集和取食的行为参数；得到飞蝗神经递质受体基因所有亚型的cDNA全长；构建群散、散居化和群居化飞蝗脑部的MicRNA转录组数据库；明确散居和群居飞蝗线粒体结构差异，建立飞蝗飞行肌肌球蛋白的提取纯化方法，建立肌球蛋白体外活性测定方法；明确与飞蝗行为相关的几丁质代谢酶基因和蚜虫取食行为的关键基因5个。 ? 建立稳定的飞蝗野生型和突变杂合型的单雌系；完成Hsp90突变位点及相邻区域核苷酸多态性测定和分析；明确不同苜蓿突变体对高浓度CO2胁迫的响应特征；获得后续研究所需害虫抗药性及敏感品系；完成
研究内容 素b5基因，构建重组表达质粒。 预期目标 基因的克隆与序列分析，构建重组质粒，优化表达条件和表达蛋白的检测方法。 ? 研究盲椿象等害虫对不同种类寄主植物的选择行为；构建盲椿象等害虫寄主植物挥发物特征指纹图谱；筛选对靶标害虫具有行为调控功能的活性物质；构建盲椿象胁迫下寄主植物差异基因表达谱；克隆盲椿象ORs及OBPs基因；将克隆得到的OBPs进行原核表达；将克隆得到的ORs连接至卵母细胞表达载体。构建“empty neuron”突变体昆虫。 ? 鉴定30种以上寄主植物挥发物；明确对靶标害虫具有行为调控功能的活性物质；害虫胁迫后寄主植物差异基因功能注释。克隆盲椿象15个ORs基因和15个OBPs基因全长；原核表达15个OBPs基因；完成15个ORs基因卵母细胞表达载体的构建；获得“empty neuron”突变体昆虫。 ? 明确昆虫对信息化合物的电生理和行为反? 研究昆虫感受信息化合物相关的OSN特性；信息化合物OSN上表达的OR及其功能；研究害虫共生物协助害虫攻克寄主的致病途径、化学调控和营养选择；研究茉莉酸JA调控的植物物理和化学防御特性的相互作用，以及植物与植物交流的分子机制。研究寄主质量对蚜虫翅型分化的影响；植物源化合物与性信息素对昆虫引诱的协同作用，比较昆虫性信息素与优化的植源混合物在混合后对昆虫的田间引诱效果。 应。明确调控害虫共生物协助害虫攻克寄主的致病基因簇1-2个、化学物质1-2个和营养物质1-2个；明确两种突变体在植物气味、蛋白酶抑制剂、表皮毛等防御方面的表型差异；明确植物交流的主要防御基因和路径；建立寄主植物介导有翅蚜的室内诱导方法；明确信息化合物对昆虫引诱的协同作用以及它们混合后的田间引诱效果 ? 发表SCI论文10-20篇。申请专利3-5项。
研究内容 ? 鉴定棉铃虫应答短光周期的关键基因；转基因昆虫中npf和npfr1和其他钟基因mRNA和蛋白表达水平分析，并分析它们与钟神经元的相互关系；重组表达棉铃虫重要功能基因，研究蜕皮激素、保幼激素和胰岛素等主要激素对棉铃虫基因表达及翻译后修饰的影响；收集棉铃虫各变态发育阶段样品，进行illumina 高通量测序；应用RNAi干扰、western免疫印迹、磷酸化分析等研究在转录、翻译、蛋白修饰等水平上如何响应保幼激素调控的生殖发育程序等；利用细胞系鉴定microRNA对靶标基因的调控水平；合成针对核受体基因的dsRNA/siRNA序列，观察核受体基因沉默后对个体发育和变态的影响。 预期目标 ? 阐明关键基因如何发挥作用导致发育停止；阐明npf和npfr1在昆虫脑中的定位情况，并揭示其与钟神经系统的相互关系；明确NPF神经系统如何影响昆虫的发育和节律；获得一批多克隆抗体，检查激素调控下蛋白质表达及翻译后修饰的情况；完成三种鳞翅目昆虫的高通量测序；鉴定3-5个在飞蝗生殖发育过程中起关键作用的基因；鉴定2-3个在保幼激素调控的生殖发育程序中起重要作用的miRNA；优化筛选出针对标靶基因作用的microRNA8-10个，阐明这些microRNA的时空表达模式；优化筛选出对发育和变态有重要影响的核受体基因3-5个。 ? 阐明神经递质基因表达趋势，确定其发挥调节作用的靶组织；得到重要的神经递质相关的神经元纤维；明确与飞蝗型变相关的MicRNA5-10个，并初步鉴定3-5个的生物学功能；明确飞蝗飞行相关的基因表达谱；完成两型飞蝗飞行肌的蛋白组学分析；阐明几丁质代谢酶的生化特性及细胞定位和蚜虫转换寄主中的重要基因及功能。 第 二 年 ? 飞蝗神经递质群居化和散居化过程中的基因表达趋势和组织定位；生物信息学分析MicRNA转录组数据库，并针对这些MicRNA，开展功能鉴定；分析飞蝗飞行前、飞行中和飞行后表达谱；比较两型飞蝗飞行肌肌球蛋白体外活性差异；研究型变相关几丁质代谢酶的生化特性和代谢酶mRNA及蛋白的组织细胞定位；蚜虫寄主转换关键基因的鉴定及验证。 ? 明确飞蝗卵热激蛋白基因的表达及其和发育的关系；明确不同苜蓿突变体上豌豆蚜对CO 2浓度升高的响应规律；初步探明DNA ? 研究自然种群飞蝗卵发育特征在Hsp90基因型间的分化和Hsp90蛋白表达或功能的变化；大气CO2浓度升高对不同基因型苜蓿上豌豆蚜的生长发育、繁殖、取食行为和种群适合度的影响；研究DNA甲基化与害虫适应杀虫药剂胁迫的关系；建立重要害虫miRNA文库并测序；抗性相关细胞色素P450的底物特异性分析及其启动子区序列分析；研究杀虫药剂对害虫的亚致死效应及害虫的非特异性抗性机制。 甲基化调控害虫适应杀虫剂的规律；完成重要害虫miRNA文库的测序及数据分析；明确2-3种细胞色素P450的底物特异性，获得其启动子区序列；了解非特性抗性的相关因子或作用靶标，了解亚致死剂量的神经行为特征。 ? 明确盲椿象等害虫种群的行为选择策略；解析寄主植物挥发物释放节律；植物挥发物类似物分子设计与优化；完成害虫胁迫后寄主植物差异基因功能注释，鉴定10个? 解析盲椿象等害虫母代寄主选择与子代种群增长之间的关系；研究寄主植物挥发物