几丁质是昆虫等节肢动物、线虫和真菌特有的一类重要生物多聚物,支持昆虫表皮、气管以及肠上皮围食膜的角质层。几丁质代谢依赖两种几丁质合成酶和几丁质降解酶,及其与生物体发育相适应的严格的几丁质的合成与降解的协调。昆虫生长与变态严格依赖于含有几丁质的组织器官的结构改变能力,控制昆虫等无脊椎动物的几丁质合成和降解,就有可能实现对其生长发育,甚至是生命的控制。因此,几丁质合成和降解的控制成为专一性新型杀虫剂和杀菌剂的研究热点。60%以上的农业害虫属于鳞翅目,其安全高效的防治方法研究具有重大的现实意义。本文依靠家蚕基因组数据库资源,利用分子克隆、RACE、生物信息学、RNAi等技术手段,对鳞翅目模式昆虫家蚕的几丁质合成酶同源基因BmChsA与BmChsB,以及几丁质酶基因BmChi-h和BmCht进行了研究,主要结果如下:1.首次在家蚕中克隆出几丁质合成酶同源基因BmChsA与BmChsB的cDNA片段,长度分别为4943bp,3055bp。时空表达调查结果显示BmChsA基因特异性在幼虫头部和体壁组织大量表达,而BmChsB基因主要在中肠组织大量表达;在蜕皮期BmChsA基因表达水平上调,而BmChsB基因表达水平下调。2. RNAi的研究发现,3龄将眠蚕注射5μg /头的BmChsA基因的dsRNA或siRNA,注射后36 h,分别出现了10%和40%的蜕皮异常的个体。蜕皮异常的幼虫表现为个体变小、半蜕皮和不蜕皮三种。蜕皮异常幼虫表皮的BmChsA基因转录水平也被显著下调,其中siRNA处理的效果显著好于dsRNA处理。4龄起蚕注射家蚕几丁质酶BmChi-h基因和BmCht基因的5μg dsRNA /头,没有获得表型异常的个体。3.家蚕4龄起蚕注射20羟蜕皮甾酮(20E)后,12 h后即出现旧表皮溶解、新表皮再生现象,36h即出现蜕皮前兆,在60h部分个体已经完成蜕皮,比对照组和保幼激素类似物Methoprene处理蚕提早了36h,而Methoprene涂抹处理后家蚕4龄幼虫的生长发育与对照没有出现明显差异。4.家蚕4龄起蚕激素处理后基因表达谱发现,20E显著上调了幼虫头部与表皮的几丁质酶基因BmChi-h和BmCht的表达水平,短时间抑制几丁质合成酶基因BmChsA与BmChsB的表达水平,这种抑制在处理后30h以后得到恢复。Methoprene处理对几丁质合成酶基因BmChsA与BmChsB的表达影响不同,暗示其代谢调控机制可能存在差异。5.在不同外源激素诱导的生理状态下,家蚕头部与体壁的几丁质酶基因BmChi-h基因和BmCht基因维持了极为相似的变化趋势,说明这两个基因在家蚕体内发挥着极为相似的作用。家蚕几丁质合成酶BmChsA在幼虫头部与体壁特异性表达、BmChsB只在体壁特异表达;在家蚕4龄幼虫体壁中,BmChsA基因表达水平一直高于BmChsB基因,但4L-60 h幼虫接近入眠时,BmChsB基因的表达被Methoprene处理抑制,而20E几乎同时显著提高了4L-36 h后幼虫体壁中BmChsA基因与BmChsB基因的表达水平,上述家蚕BmChsA与BmChsB基因受激素的调控变化,与果蝇CHS-1和CHS-2的调节模式类似,推测与果蝇有同样的调控机理。