蜕皮激素信号抑制大猿叶虫生殖滞育准备的分子机制研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31772167
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1402.农业昆虫学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Exploring the regulation mechanism of insect diapause is essential to understand the seasonal adaptation mechanism of insects and make innovations on new insect pest management strategies. Generally, deficiency of juvenile hormone (JH) is the main reasons for reproductive diapause preparation in insects. Several studies have implied that ecdysteroid may also participate in the regulation of reproductive diapause; however, related mechanism is poorly understood. The cabbage beetle Colaphellus bowringi is an important cruciferous vegetable pest. This beetle can enter reproductive diapause in responding to long day-length. Our previous results indicated that application of 20-hydroxyecdysone (20E, the active form of ecdysteroid in vivo) or silence ecdysone receptor can disrupt diapause preparation in this beetle. Therefore, in current project, we plan to explore the molecular mechanism of ecdysteroid signaling involved in suppression of reproductive diapause preparation by using diapause-destined and non-diapause-destined female adults as experimental system. First, we determine the inhibition of ecdysteroid on reproductive diapause preparation through measurement JH III and 20E titer, and application of endogenous hormone. Second, we are going to explore the regulation mechanism of ecdysteroid signaling on JH biosynthesis by using RNAi, promoter activation and gel shift assays. Then, we plan to identify the molecular pathways that ecdysteroid signaling directly suppresses reproductive diapause preparation by using RNAi and RNA-seq. Our results will reveal the molecular mechanism by which ecdysteroid signaling suppresses reproductive diapause preparation. It is helpful to answer the open question of how insect accumulates the environmental cues and then programs the diapause. Furthermore, it can also help us to develop eco-friendly pest management technique basing on diapause regulation.
深入研究昆虫滞育调控机制,对理解昆虫季节性适应和创新害虫防控技术具有重要意义。普遍认为保幼激素JH缺乏是诱导昆虫生殖滞育准备的主要原因;然而,有研究暗示蜕皮激素可能也参与生殖滞育准备的调控,相关机制却知之甚少。申请人在具生殖滞育特性的蔬菜害虫大猿叶虫中发现,施加蜕皮激素或沉默蜕皮激素受体可扰乱滞育准备。基于此,项目拟以注定滞育和注定非滞育大猿叶虫雌成虫为材料,通过JH和蜕皮激素含量测定、激素诱导实验,明确蜕皮激素对生殖滞育的抑制作用;采用RNAi、启动子激活和凝胶电泳迁移技术,分析蜕皮激素信号对JH合成的调控机制;联合RNAi和RNA-seq分析,揭示蜕皮激素信号以不依赖JH的方式抑制生殖滞育准备的分子路径。研究结果不仅可阐明蜕皮激素信号抑制大猿叶虫生殖滞育准备的分子机制,为解决昆虫如何积累环境信息进而启动滞育程序这一核心科学问题奠定基础,还能为发展基于滞育调控的害虫绿色防控技术提供依据。

结项摘要

深入研究昆虫滞育调控机制,对理解昆虫季节性适应和创新害虫防控技术具有重要意义。目前,20E在昆虫生殖滞育准备期发挥怎样的功能,及其分子调控机制尚不清楚。大猿叶虫具有生殖滞育特性,光周期和温度是诱导大猿叶虫进入生殖滞育的重要环境因子。本研究以大猿叶虫为材料,首先,鉴定并克隆了大猿叶虫20E生物合成基因的序列,20E滴度在滞育和非滞育雌成虫中存在明显差异,向滞育雌成虫注射20E可诱导卵巢大小及卵黄生成量增加,同时甘油三脂含量和总酯含量显著下降。沉默非滞育雌成虫体内20E受体EcR和20E合成基因Spo、Sad以及Shd后,卵巢发育严重受阻,而脂质含量明显增多。这些结果说明,20E信号可抑制大猿叶虫的生殖滞育准备。其次,发现20E信号可通过促进JH合成诱导卵巢发育和抑制脂质积累,进而参与到大猿叶虫的生殖滞育准备过程,而20E信号对脂质的调节还存在独立于JH信号的未知途径。进而,蜕皮触发激素ETH可以有效地激活JH信号进而促进卵巢发育,但不是JH介导生殖发生的必要条件。ETH信号可作为中间调控因子,偶联20E对JH合成的调控作用,进而参与大猿叶虫的生殖滞育准备。此外,本研究还发现了20E信号还可通过DNA复制调控大猿叶虫的生殖滞育准备。这些结果明确了20E参与昆虫生殖滞育准备调控的途径和分子机制,为解决昆虫如何积累环境信息进而启动滞育程序这一核心科学问题奠定基础,同时为利用昆虫生长调节剂调控滞育发生进而控制害虫提供了新思路。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Lipin modulates lipid metabolism during reproduction in the cabbage beetle
脂质在甘蓝甲虫繁殖过程中调节脂质代谢
  • DOI:
    10.1016/j.ibmb.2021.103668
  • 发表时间:
    2021-10-11
  • 期刊:
    INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Guo, Shuang;Tian, Zhong;Wang, Xiao-Ping
  • 通讯作者:
    Wang, Xiao-Ping
Steroid hormone ecdysone deficiency stimulates preparation for photoperiodic reproductive diapause.
类固醇激素蜕皮激素缺乏会刺激光周期生殖滞育的准备。
  • DOI:
    10.1371/journal.pgen.1009352
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    PLoS genetics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Guo S;Tian Z;Wu QW;King-Jones K;Liu W;Zhu F;Wang XP
  • 通讯作者:
    Wang XP
Kruppel homolog 1 regulates photoperiodic reproductive plasticity in the cabbage beetle Colaphellus bowringi
Krüppel 同源物 1 调节卷心菜甲虫 Colaphellus Bowringi 的光周期生殖可塑性。
  • DOI:
    10.1016/j.ibmb.2021.103582
  • 发表时间:
    2021-04-27
  • 期刊:
    INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Guo, Shuang;Wu, Qing-Wen;Liu, Wen
  • 通讯作者:
    Liu, Wen

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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