摘要
听觉在昆虫的生存中起着至关重要的作用，直接影响着其日常行为，如躲避捕食者和求偶。因此，研究昆虫听觉的分子机制对于研发基于昆虫听觉的害虫防治技术意义重大。草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)幼虫的扩散能力和成虫的迁飞能力极强，能造成严重的经济损失，是一种重要的农业害虫。为了探索草地贪夜蛾听觉器官发育的分子机制，本研究通过高通量测序平台对草地贪夜蛾蛹期第8天、第9天的听器组织、成虫听器组织以及非听器组织进行转录组测序，以揭示不同发育时期的听器组织和其他组织之间差异基因的表达信息;采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)的方法来测定草地贪夜蛾Spalt基因的表达情况;同时利用RNA干扰(RNAi)和表型检测来研究Spalt基因在草地贪夜蛾中的生物学功能。主要研究结果如下: 1、建立了草地贪夜蛾的不同组织以及不同发育时期听器组织的转录组数据库。基于草地贪夜蛾蛹期(第8和第9天)和成虫期听器组织以及成虫表皮、脂肪体、肌肉组织的18个样本，总共获得136.86Gb的干净读段数据，单个样本的数据均达到6.58Gb，经过质控后各样品Q30均在92.43％以上，质控后的数据可信，各样品的干净读段数据与草地贪夜蛾基因组序列的比对结果在79.33％～88.16％之间，证明了本实验结果的可靠性。 2、发现草地贪夜蛾听器组织在不同发育时期的表达模式以及与其他组织的表达模式间均存在较大差异。在蛹期第8天和成虫听器之间获得4022个差异基因，在蛹期第9天和成虫听器之间获得2094个差异基因，在成虫表皮和成虫听器之间获得2207个差异基因，在成虫脂肪体和成虫听器之间获得4284个差异基因，在成虫肌肉和成虫听器之间共获得差异基因有3333个。由此可见，差异表达基因的数量越多，各个比较组之间的基因表达情况差异就越大。 3、对样本之间获得的差异基因进行GO功能注释发现，在细胞组分、分子功能、生物学过程中注释最多的条目分别是催化活性、膜相关类别和代谢过程。GO富集分析显示在蛹期和成虫听器组织中显著富集条目有碳水化合物的代谢、膜的整体组成和表皮的结构组成，在成虫不同组织间显著富集的GO条目有泛素依赖蛋白的分解代谢、碳水化合物的代谢、含磷酸盐的复合代谢、钙离子结合、膜的整体组成、跨膜转运活性、催化活性。 4、筛选出了一些与草地贪夜蛾听器发育相关的通路:细胞外基质受体的相互作用、脂肪酸降解通路以及氨基酸、碳和脂肪酸等代谢途径。 5、发现草地贪夜蛾Soalt基因在各个发育时期和组织中都有表达。在不同发育阶段中有不同的表达量:幼虫期表达量比较低，表达量在6龄幼虫和预蛹期增加，在蛹期第7天的表达量最高。组织特异性表达谱表明:Spalt基因在中肠的表达水平最低，在头部、肌肉和听器组织中表达量较高。 6、通过RNAi技术发现Spalt基因和草地贪夜蛾听器发育相关。本研究发现草地贪夜蛾Spalt基因在RNAi后能被有效沉默，进而引起草地贪夜蛾发育障碍。对Spalt基因进行干扰发现，干扰组死亡率(16.7％)高于对照组(4％)(p=0.036＜0.05)。qPCR结果显示，注射完dsRNA后，Spalt基因的相对表达水平下降。表型检测结果显示，草地贪夜蛾幼虫在末期不能正常化蛹;在蛹羽化过程中，翅膀不能正常发育，表现为翅膀折叠不能伸展开以及翅膀卡在蛹中;在成虫期听觉器官发育不完整。 综上所述，本研究通过对草地贪夜蛾不同发育时期的听器组织和非听器组织的转录组测序分析，筛选出各个比较组样本间的差异基因，并对获取的差异基因进行GO、KEGG注释和富集分析，探索与草地贪夜蛾听器发育相关的通路等，并通过RNAi和表型检测研究Spalt基因在草地贪夜蛾中的生物学功能，为害虫防治提供参考。
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