棉铃虫(Helicoverpa armigera)属于鳞翅目、夜蛾科,是重要农业害虫,危害包括棉花、玉米、辣椒在内的200多种农作物,每年造成大量的经济损失。棉铃虫产卵量大,单只雌虫在自然状态下平均产卵1426粒,最多达21738粒。环境温度变化可以显著影响棉铃虫的产卵量,其中25℃-30℃最为适宜。卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)的合成是昆虫产生大量成熟卵的前提基础,也是昆虫生殖调控研究的重要科学问题,包括棉铃虫在内的许多昆虫,Vg合成是由保幼激素(juvenile hormone,JH)调控。Vg在JH作用下在脂肪体内大量合成并由血淋巴运送到卵巢,最终以卵黄蛋白(vitellin,Vn)的形式储存于卵母细胞。但是,对环境温度和JH如何协同调控Vg表达和卵黄发生的分子机理缺乏了解。本论文前期研究发现,热休克因子(Heat shock factor,HSF)参与环境温度和JH对Vg表达的协同调控,但其中的分子机制有待深入研究。本论文以棉铃虫雌性成虫为实验材料,取羽化后正常发育6 h、12 h、24 h、48 h和72 h的脂肪体样本,Western blot检测结果显示HSF和Vg表达量呈正相关。体内JH类似物(JHA)处理发现,JH可以诱导脂肪体内Vg的合成。通过RNAi干扰HSF后,Vg的转录水平和蛋白水平都显著下降,卵巢发育和卵母细胞成熟受到显著抑制;另外,HSF RNAi显著抑制JH诱导Vg的表达,以上结果表明HSF参与JH信号通路调控Vg表达。构建HSF过表达载体并转染至果蝇细胞系中,JH诱导后发现,HSF磷酸化水平随着诱导时间的延长而增加,而且JH通过PKA催化HSF磷酸化;为了进一步确定PKA催化HSF磷酸化,PKA抑制剂H89在细胞诱导前加入细胞中,结果发现,H89显著抑制JH诱导的HSF磷酸化,该结果表明JH激活PKA催化HSF磷酸化。HSF的亚细胞定位发现,在15℃条件下,HSF主要分布在细胞质和细胞核中;27℃条件下HSF向细胞核内运动,并且在一定温度下经过JH诱导后HSF亚细胞定位没有变化。对Vg启动子区序列进行分析后发现,其存在6个HSF可能的结合位点,结合双荧光素酶报告实验,发现ATTCCATTCA可能是HSF的结合序列。启动子活性实验发现,RFP-His表达量随着JH浓度梯度的增加和JH时间梯度的延长而增加;而且过表达HSF能显著增强JH诱导的RFP-His表达,表明HSF能够增强Vg启动子的活性。本论文首次以HSF为切入点,从分子机制上解析了环境温度和JH对Vg表达的协同作用,首次发现HSF在发挥基因调控功能上既响应环境温度的变化,也响应JH滴度的变化。JH通过PKA触发HSF磷酸化,适宜的环境温度(例如27℃)促进HSF入核。HSF结合Vg基因上游含有ATTCCATTCA的DNA序列上调Vg的转录。研究结果丰富了对JH和环境温度调节昆虫Vg表达和生殖力的分子机制的了解。