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赤拟谷盗（Tribolium castaneum）作为危害严重的世界性储粮害虫,也是重要的鞘翅目昆虫的代表,其全基因组测序的完成及RNAi的高效性使之成为一种新型模式昆虫。甲状旁腺激素受体与胰岛素类似受体是重要的膜受体,与其配体结合后,通过跨膜传递途径将信号传入胞内,然后通过第二信使在胞内传递,将信号逐级放大,产生生理、生化效应。甲状旁腺激素受体在哺乳动物中的生长发育中都具有重要的生理功能。甲状旁腺激素受体最早在小鼠和人类中发现的,在脊椎动物中具有调节血液中钙离子浓度、骨骼形成和矿物离子平衡的作用。但是,在模式昆虫果蝇和冈比亚按蚊等模式昆虫中并没有发现甲状旁腺激素的类似受体。最近,我们首次在赤拟谷盗中发现了甲状旁腺激素的类似受体的存在,进而发现其还存在于蜜蜂、丽蝇蜂、蚁类以及体虱等昆虫中,然而其在昆虫中的功能一无所知。而胰岛素受体在果蝇、蚊子、家蚕等模式昆虫中有一个拷贝,但在蜜蜂、蚂蚁等社会性昆虫中胰岛素受体有两个,而且显示其与这两种昆虫的等级分化有关。有趣的是本研究发现非社会性昆虫赤拟谷盗也具有两个胰岛素类似受体,那么在赤拟谷盗中这两个受体的功能是什么以及是否发生了分化还不清楚。本研究在赤拟谷盗中鉴定了两个甲状旁腺激素类似受体和两个胰岛素类似受体,分别命名为 T.cas-pthrl1 和 T.cas-pthr12,T.cas-ilr1 和 T.cas-ilr2。,对赤拟谷盗的甲状旁腺激素受体和胰岛素受体在后生动物中的进化关系进行了分析,进而分析了这些受体在赤拟谷盗各个发育时期的表达模式,并利用RNAi技术对其功能进行了初步探讨。其次本研究利用RNA-seq技术和差异蛋白组学技术分别与RNAi技术相结合,检测了甲状旁腺激素类似受体在敲除后分别在转录水平和蛋白水平上下游因子的变化。研究的主要结果如下:系统进化分析显示甲状旁腺激素受体在脊椎动物中发生了两次复制形成三个受体:PTHR1、PTHR2和PTHR3。在鸟类和哺乳动物中分别丢失了 PTHR2和PTHR3。而该受体在双翅目（果蝇和蚊子）、鳞翅目家蚕、和同翅目蚜虫中均发生了丢失,在膜翅目昆虫（蜜蜂、丽蝇蜂）和虱目体虱中发现了一条PTHRL,与PTHRL2聚为一支,而在鞘翅目赤拟谷盗及其它膜翅目昆虫（熊蜂、蚁类）中发生了一次基因扩增产生了 2个PTHRL拷贝:PTHRL1和PTHRL2。对赤拟谷盗的甲状旁腺激素类似受体表达模式的研究发现,T.cas-pthrl1在卵、幼虫、蛹和成虫的晚期相比于早期的表达量都有所升高,并且在晚期幼虫达到最高峰,而T.cas-pthr 2在晚期成虫中表达最高。甲状旁腺激素类似受体的不同表达模式表明它们可能发生了功能分化。晚期幼虫RNAi后,ds-pthrl1昆虫中有81.34%无法发育到成虫,羽化过程发生了明显的缺陷,而ds-pthr12中仅有27.33%。此外,晚期蛹RNAi显示ds-pthlr1的产卵量仅为2.63±0.07个卵/天/雌,并且仅有10%的卵可以孵化为幼虫。但是在ds-pthri2中产卵量都没有明显的变化,孵化率有所下降。这些结果表明T.cas-PTHRLs之间的功能发生了分化,影响了赤拟谷盗的发育和生殖。RNA-seq结果显示T.cas-pthrl1与T.cas-pthr12基因在晚期幼虫干扰后与野生型相比分别有1084与1351个差异表达基因。其中在两者间共同上调的基因有295个,下调基因有449个。仅在ds-pthrl1中上调的基因有235个下调的有105个,而在ds-pthr12中上调的219个下调388个。分析发现T.cas-pthris的下调主要影响了赤拟谷盗的羽化、表皮发育和生殖等方面。T.cas-pthr.下调引起了ricke 基因或ccapr-2基因的表达进而影响了赤拟谷盗羽化及羽化后的表型。此外T.cas-pthrls下调也引起细胞色素P450家族多种基因的表达,使得蜕皮激素水平发生变化,最终影响了赤拟谷盗的蜕皮。T.cas cps-pthrls对表皮发育的影响主要是通过对几丁质酶和几丁质合酶的影响来实现的,其中多种几丁质酶在T.cas-pthris下调后基因水平发生了变化。在对生殖方面差异基因的分析发现其中仅有nanos和GTP结合蛋白仅在ds-pthrl1中发生了上调。这些结果表明T.cas-pthrls发生了功能分化,也具有其特异调控通路,但它们还保留有一些共同调控通路而影响赤拟谷盗羽化、表皮发育与生殖等。蛋白组学结果显示T.cas-pthrls干扰后与野生型幼虫全蛋白相比共鉴定了25个差异蛋白,其中10个蛋白包括:表皮蛋白、desiccation stress protein和H+-ATP酶在ds-pthrls中全部下调,腺苷酸激酶2等5个上调。其中H+-ATP酶在T.cas-pthls干扰后都表现出了下调,但是在T.cas-pthrl1中下调更多,这可能与其在成虫换羽中的作用相关。此外腺苷酸激酶2在T.cas-pthris中都发生了上调,这也与T.cas-pthris干扰后都未发生幼虫的发育障碍的结果一致。这些差异蛋白中有5个在ds-pthrl1中上调而在ds-pthr12中下调,同时有5个在ds-pthrl1中下调而在ds-pthr12中上调。其中hexamerins蛋白在T.cas-pthrl1干扰后发生下调而T.cas-pthr12中上调,因此hexamerins蛋白可能是T.cas-pthrl1干扰后引起发育和生殖缺陷的原因之一。这些结果表明以上三种蛋白可能参与了赤拟谷盗甲状旁腺激素类似受体的下游途径,进而引起了生长发育和生殖方面的影响。此外对这些差异蛋白G0分析发现几丁质的结构组成类别中差异表达蛋白最多,这也与之前RNA-seq和RNAi结果相一致。因此通过对赤拟谷盗中甲状旁腺激素类似受体功能的研究发现,在基因水平上T.cas-pthrls对赤拟谷盗的羽化过程是通过影响ricket、ccapr-2、以及CYP家族引起的。对表皮发育的影响可能是通过对几丁质合酶和几丁质酶的变化来实现的。T.cas-pthrls通过影响了nanos等基因进而影响了赤拟谷盗的生殖。在蛋白水平上,T.cas-pthrls的下调也引起了多个蛋白的表达变化。胰岛素受体在脊椎动物中发生了两次复制形成三个受体:IGFR、IRR和IR,在爬行动物中IR发生了丢失。在昆虫中,胰岛素类似受体在双翅目、鳞翅目和虱目中仅发现一条,而在鞘翅目、膜翅目（不包含丽蝇蜂）和半翅目中除均有两条受体,因此推测胰岛素类似受体可能在这三个目分化前发生了一次复制,但在膜翅目丽蝇蜂中发生了丢失。T.cas-ilr1在晚期成虫中表达量最高,而在早期幼虫中表达量最低并逐渐升高并在早期蛹中达到较高水平后随之降低。T.cas-ilr 在晚期幼虫表达量最高,其次是早期幼虫和晚期成虫,而在其他时期表达量较低。在晚期幼虫敲除胰岛素类似受体后,赤拟谷盗的死亡率在ds-i7r7和ds-ilr2中分别达到了 100%和41.2%。而在晚期蛹中T.cas-ilr1和T.cas-ilr2干扰后在生殖能力上分别引起100%和31.5%的下降,并且在ds-ilr2昆虫中仅有62.9%的卵可以孵化为幼虫。这些结果说明赤拟谷盗的两个胰岛素类似受体在发育和生殖上的功能具有一定的分化。T.cas-ilr1和T.cas-ilr2下调后对其下游基因变化进行了分析,发现它们都引起了erk基因的下调以及pkc、foxo、jnk、cdc42、ikk和mekk基因的上调,因而T.cas-ilrs主要通过JNK、ERK和PI3K这三条通路影响其生长发育和生殖的。而在T.cas-ilr1干扰后ac,akt,asks和pi3k也发生了明显升高,而T.cas-ilr2.干扰后pka基因发生了明显升高,表明T.cas-ilr1和T.cas-ilr2两个受体对下游基因即有共同影响,也具有其特异调控通路。