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马氏管是昆虫体液平衡调节的关键器官,在相关调控蛋白的参与下动态调节着排泄和水盐平衡。若昆虫体液平衡被破坏,生存能力就会受到影响,故马氏管及其关键体液平衡调控基因可作为害虫防治的潜在靶标。褐飞虱(Nilaparvata lugens St?l)是水稻上重要的植食性刺吸式害虫,本文以褐飞虱为研究对象,开展了褐飞虱马氏管的关键体液平衡调控基因的功能研究,以期得到对褐飞虱存活和排泄有重要影响的调控基因。首先,利用RNA-seq转录组技术分析出褐飞虱马氏管、中肠和后肠的转录组表达差异谱,筛选出马氏管相对高表达的体液平衡调控基因,然后利用RNA干扰等技术研究这些基因的功能。主要研究结果如下:(1)转录组结果表明在褐飞虱肠道(马氏管、中肠和后肠)高表达的有salivap-6、细胞色素C氧化酶、酯酶E4和核糖体蛋白等。相对于后肠和中肠,马氏管中相对高表达的主要集中于转运蛋白基因,如五个水通道蛋白基因(Eglp1、Eglp2、DRIP、BIB和AQP12L)、钠钾ATP酶基因ATP1A1、钾离子通道基因Kir3、溶质载体有机阴离子转运体、偶联单羧酸转运蛋白和钠/钙交换体等。另外神经肽基因Neuroparsin、ILP2、ILP4、PDF和神经肽受体Nl＿B5(DH受体)及Nl＿A25(CAP2b受体)等亦在褐飞虱马氏管中相对高表达。采用定量PCR(q RT-PCR)技术验证其中八个基因的表达水平,通过RNA-seq和q RT-PCR数据的相关性分析,证明了转录组表达值数据的可靠性。(2)基于上述转录组数据,我们挑选出八个马氏管高表达基因(Nl Eglp1、Nl Eglp2、Nl PRIP、Nl DRIP、Nl AQP12L、Nl ATP1A1、Nl＿A25和Nl＿B5)进行ds RNA的合成及注射,结果表明干扰其中三个基因(Nl Eglp2、Nl Nl DRIP和Nl ATP1A1)后会造成褐飞虱存活率和蜜露排泄量明显下降。注射ds Nl ATP1A1、ds Nl DRIP和ds Nl Eglp2到第7 d时褐飞虱的校正死亡率分别约为95.7%、63.6%和42.9%。注射ds Nl ATP1A1、ds Nl DRIP和ds Nl Eglp2到第5 d时褐飞虱成虫的蜜露排泄量均显著下降,分别下降约85.9%、53.9%和84.7%。这些结果表明钠钾ATP酶基因Nl ATP1A1、水通道蛋白基因Nl DRIP和Nl Eglp2具有成为害虫防治靶标的潜力。(3)利用q RT-PCR分析了Nl ATP1A1在褐飞虱各龄期的表达模式,结果表明Nl ATP1A1在一龄若虫期的表达量最高,成虫期的表达量最低,表明该基因可能在褐飞虱早期发育过程中具有重要意义。转录组分析结果表明干扰褐飞虱Nl ATP1A1基因后分别有944和285个基因相对表达上调和下调,其中干扰后显著下调且在马氏管中相对高表达的有2个氨基酸转运蛋白、1个碳酸酐酶基因、1个蔗糖转运蛋白和神经肽NPLP3基因等,推测这些基因和Nl ATP1A1在褐飞虱马氏管中可能存在功能互作。(4)利用q RT-PCR分析了Nl DRIP和Nl Eglp2基因在褐飞虱各龄期的表达模式,结果表明水通道蛋白基因Nl DRIP在褐飞虱一龄的表达量最高,表明该基因可能在褐飞虱早期发育过程中具有重要意义。而Nl Eglp2基因在雌成虫的表达量最高。这说明了褐飞虱水通道基因存在明显的功能分化。本文针对褐飞虱马氏管基因表达谱进行分析和对马氏管富集的水通道蛋白及钠钾ATP酶基因功能进行初步研究,以期更好的理解褐飞虱马氏管的功能,也为基于褐飞虱体液平衡系统开发新型杀虫靶标提供理论依据。