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美国白蛾(Hyphantria cunea)是近年来危害严重的一种检疫性农林害虫,目前美国白蛾的防治仍以化学防治为主,但是长期使用杀虫剂导致环境被破坏。随着分子生物学的发展,寻求新的分子作用靶标来开发分子干预或创制新型杀虫剂进行绿色防治成为新的研究领域。胰岛素信号通路与个体的营养代谢、生长、生殖及寿命密切相关。目前美国白蛾胰岛素信号通路的生理功能缺乏广泛与深入的研究。本研究以美国白蛾为对象,利用RNAi技术研究胰岛素信号通路的关键因子对其生长发育的影响,包括:胰岛素受体(Insulin Receptor,InsR);蛋白激酶 B(Protein Kinase B,AKT/PKB);叉头状转录因子 O 家族(Forkhead Box-containing Protein,FOXO);磷脂酞肌-3-激酶(Phosphotidylinositol-3-kinase,PI3K)和雷帕霉素靶蛋白(Mammalian Target Of Rapamycin,mTOR)。具体研究结果如下:1、从美国白蛾基因组中获得了HcInsR、HcAKT、HcFOXO、HcPI3K和HcmTOR基因序列,并利用RT-PCR进行序列验证。生物信息学分析表明5个基因开放阅读框长度分别为 4617、1626、1506、3102 和 7296bp,编码 1538、541、501、1033 和 243 1 个氨基酸;保守结构域分析表明HcInsR、HcAKT和HcPI3K属于蛋白激酶C家族成员;HcmTOR属于PIKK蛋白家族成员;HcFOXO属于FH超级家族。2、HcInsR、HcAKT、HcFOXO、HcPI3K和HcmTOR基因在美国白蛾各个发育阶段表达不同,卵期HcInsR、HcAKT、HcPI3K和Hcm TOR基因表达量均高于其它发育阶段,且幼虫期表达量均较低。组织特异性表达结果显示5个胰岛素信号通路基因在幼虫消化系统中表达量较高,尤其是中肠和后肠,与对照相比最高可达对照的85.26倍,推测胰岛素信号通路的关键基因在美国白蛾分泌消化酶及吸收养分的过程中有重要作用。3、注射dsRNA成功沉默美国白蛾HcInsR基因,沉默效率在24h、48h和72h达到64.77%、64.21%和57.82%。注射dsRNA沉默HcInsR基因会干扰幼虫的正常生长发育,24h、48h和72h三个时间点的对照组体重分别是处理组体重的1.19倍、1.17倍和1.16倍;对照组的死亡率是6.67%,注射组死亡率高达53.33%;4龄幼虫变5龄幼虫以及5龄幼虫变为6龄幼虫的开始时间均比对照延迟了 1d。4、注射 siRNA 成功沉默HcInsR、HcAKT、OcHFOX、HcPI3K和HcmTOR基因,5个不同位点的沉默范围为10.60～93.15%;其中HcFOXO基因的沉默效果最好,沉默效率最高可达93.15%。注射siRNA的幼虫出现生长迟缓的情况,注射组幼虫的体重均小于对照组,其中AKT1474在72h体重比对照组低24.27mg;注射组死亡率最高可达42.5%,与对照组的死亡率(2.5%)有显著差异;幼虫5龄时注射了 siRNA导致5龄至化蛹结束的时间延长了 2～4.5d。这些研究结果表明美国白蛾胰岛素信号通路关键基因参与调控了幼虫的生长发育,胰岛素信号通路可以影响细胞对糖分的吸收、脂肪的合成和蛋白质的储存等,当这些生命活动必须的物质被干扰,昆虫的体重、历期及寿命等同样被影响。本文的研究结果丰富了胰岛素信号通路关键基因的功能,这将有助于我们更好地了解美国白蛾的生长发育机制。