鞘糖脂（Glycosphingolipids,GSLs）在诸如细胞识别、细胞分化和细胞发育等方面发挥着重要作用,同时它还是很多细菌毒素的受体,例如霍乱弧菌、痢疾杆菌。糖基转移酶是GSLs合成的催化酶,相关糖基转移酶基因（bre）的变异已经在线虫中被证实与Bt抗性有关。在昆虫中,糖基转移酶具有很大的类群,相关功能及变异的发生具有很大的不确定性,它不仅是鞘糖脂合成的催化酶,同时可能在钙粘蛋白（Cadherin,CAD）、氨肽酶N（Aminopeptidase N,APN）、碱性磷酸酯酶（Alkaline phosphatase,ALP）和糖蛋白的修饰过程中发挥作用,所以糖基化变异可能不仅仅针只对一种Bt毒素受体,可能会同时影响几种重要的结合受体。本研究综合运用分子生物学技术和生物信息学技术,首次克隆获得Harmbre2-4 ORF全长序列并初步研究了棉铃虫糖基转移酶基因Harmbre2-5的功能,主要研究内容及结果如下:1、利用RT-PCR及RACE技术克隆获得了棉铃虫糖基转移酶基因Harmbre2-4的ORF全长序列并提交GenBank。预测Harmbre2（GenBank KR362875）、Harmbre3（GenBank KR362876）和Harmbre4（GenBank KR362877）的ORF全长序列长度分别为1011bp、1377bp和1275bp;分别编码336、458和424个氨基酸;分子量分别为38、52和48kDa;等电点分别为8.75、8.62和8.90。氨基酸序列分析显示HarmBre2-4中只有HarmBre4有信号肽序列。HarmBre2没有跨膜区,而HarmBre3和HarmBre4分别有5个和1个跨膜区;每个氨基酸序列中都包含对该类糖基转移酶的催化起重要作用的保守序列。HarmBre3和家蚕（Bombyx mori）的Bre3（GenBank NP₀01243979.1）的相似度高达86%,和小菜蛾（Plutella xylostella）的Bre3（GenBank ADB79796.1）的相似度达到83%。HarmBre2和HarmBre4也和鳞翅目其他害虫的该类基因氨基酸序列具有很高的相似度。2、运用qPCR分析了Harmbre2-5在棉铃虫体内的时空表达谱。结果显示在棉铃虫不同发育阶段中,Harmbre2、Harmbre3和Harmbre5在卵中表达量较高,Harmbre3和Harmbre4在成虫阶段表达量也较高,Harmbre2-5在棉铃虫幼虫阶段和蛹期的表达量相对较低,而且在不同的幼虫阶段和蛹期的表达量没有显著性差异。通过分析Harmbre2-5在棉铃虫4龄幼虫不同组织中的表达水平差异显示:这四个基因在棉铃虫肠中的表达量都较低,尤其是在中肠中。Harmbre2在马氏管中表达量较高;而在其他组织中表达量都比较低,且它们之间没有显著性差异。Harmbre3在头部和围食膜中表达量较高;Harmbre4在马氏管中表达量较高;Harmbre5也相类似,在围食膜和马氏管中表达量较高。3、通过细胞水平实验对Harmbre2、3和5的功能进行研究。结果显示Harmbre2、Harmbre3和Harmbre5表达的蛋白均定位在高尔基体、内质网等细胞质的细胞器内,而在细胞核内没有分布。4、通过RNAi技术干扰Harmbre2-5基因的表达,利用qPCR技术检测沉默效率。结果显示注射靶标基因的siRNA后,Harmbre2的基因表达水平下降30%左右,Harmbre3-5的基因表达水平下降50%左右。5、通过RT-PCR技术和实时荧光定量PCR技术分析Harmbre2-5在棉铃虫抗感品系间的基因结构和基因表达水平差异。结果显示Harmbre3-5在棉铃虫LF系列抗感品系间的基因结构和表达水平没有差异,Harmbre2在棉铃虫LF系列低抗品系里的表达量显著高于敏感品系,而且其基因结构的5′UTR区,抗性品系与敏感品系相比缺失几个碱基,5′UTR区有转录调控基因表达的功能,推测这种差异可能与棉铃虫Bt抗性有关。以上结果表明,棉铃虫bre基因在卵和成虫阶段高表达,在幼虫阶段和蛹期表达量较低,这表明Harmbre可能与棉铃虫的生育力和进化有关;同时在马氏管、围食膜和头部表达量较高,而在肠中尤其是中肠中表达量很低,表明Harmbre可能在棉铃虫的细胞生长发育、信号转导等功能方面发挥重要作用。细胞水平实验表明糖基转移酶主要分布在核膜、内质网等细胞质部位。抗感品系差异分析发现Harmbre2在低抗棉铃虫体内的表达量较高,且在抗性品系中,其基因的5′UTR区也存在几个碱基的变异,推测Harmbre2的表达上调或者基因突变可能引起棉铃虫对Cry1Ac的低水平抗性。本研究对棉铃虫糖基转移酶基因的功能做了初步研究,为下一步研究其明确功能及其与棉铃虫Bt抗性的关系奠定了基础,旨在进一步发掘棉铃虫Bt抗性的新机制。