黄粉虫细胞色素P450基因CYP4G122和CYP4G123在表皮碳氢化合物合成途径中作用机制的研究

The type and function of insect cuticular hydrocarbons (CHCs) are varied. Part of them can be used as the chemical signals to stimulate or guide parasitic natural enemies to search the host in interspecies communication. Cytochrome P450 oxidative decarbonylase is the terminal enzyme in insect cuticular hydrocarbons synthesis pathway, which belonged to CYP4G gene subfamily and translated long-chain fatty acid to hydrocarbon by oxidative decarboxylation. The results from various insect showed that the sequence and function of CYP4G subfamily genes are highly conserved. There were two members of CYP4G subfamily in Tenebrio molitor L., including CYP4G122 and CYP4G123, but their function is not clear. First, the cuticular phenotype of T. molitor pupa silenced CYP4G122 and CYP4G123 will be examined. Then, to detect the hydrocarbons from yeast cells translated into target genes, this study will monitor the mechanism of CYP4G122 and CYP4G123 regulating the biosynthesis of cuticular hydrocarbons in T. molitor. Furthermore, to explore the relationship between the type and content of cuticular hydrocarbons in T. molitor and host acceptance of Sclerodermus guani Xiao et Wu, the stinging anesthetic behavior and population fitness of S. guani with T. molitor silenced CYP4G122 and CYP4G123 genes will be examined.

昆虫表皮碳氢化合物（CHCs）的种类和功能繁多，部分可作为种间通讯的化学信号，激发或引导寄生性天敌搜寻寄主昆虫的行为。细胞色素P450氧化脱羧酶隶属于CYP4G基因亚家族，是昆虫表皮碳氢化合物合成途径的末端催化酶，将长链脂肪酸氧化脱羧生成烃类碳氢化合物。已有研究结果表明，CYP4G亚家族基因的结构和功能均高度保守。黄粉虫含有CYP4G基因亚家族的两个成员CYP4G122和CYP4G123，但其功能仍不清楚。首先，采用RNAi技术沉默黄粉虫老熟幼虫CYP4G122和CYP4G123基因观察蛹表皮表型变化，并将目的基因在酵母细胞中异源表达检测相关产物，以明确上述目的基因调控黄粉虫表皮碳氢化合物生物合成的机制。其次，研究以沉默CYP4G122和CYP4G123基因的黄粉虫蛹作为寄主对管氏肿腿蜂的螯刺麻醉行为和种群适合度的影响，以探索黄粉虫蛹表皮碳氢化合物种类和含量与管氏肿腿蜂寄主接受的关系。

昆虫表皮碳氢化合物是保护昆虫防止水分散失和抵御有害微生物侵入的直链或支链、饱和或不饱和的长链烃类，也可用于不同昆虫之间识别的化学信号。昆虫CYP4G亚家族基因与表皮碳氢化合物合成密切相关。为探索CYP4G亚家族基因在资源昆虫黄粉虫和重大农业害虫褐飞虱中的功能，本项目研究了黄粉虫CYP4G122与CYP4G123及褐飞虱CYP4G76与CYP4G115基因在合成表皮碳氢化合物中的功能。.沉默黄粉虫CYP4G122与CYP4G123基因后可显著减少其幼虫和蛹的表皮碳氢化合物含量，并降低其幼虫对低湿度胁迫的抗性。以黄粉虫蛹繁育的松墨天牛幼虫天敌管氏肿腿蜂对黄粉虫蛹具有显著的寄主选择性，不利于在野外使用管氏肿腿蜂防治松墨天牛。以沉默CYP4G122与CYP4G123基因的黄粉虫蛹为寄主繁育的管氏肿腿蜂对黄粉虫蛹的寄主选择性消失，有助于提高以黄粉虫蛹繁育的管氏肿腿蜂对松墨天牛的防效。.低湿度胁迫1-3 d时，褐飞虱CYP4G76与CYP4G115基因的相对表达显著升高。沉默褐飞虱CYP4G76与CYP4G115基因可显著减少其表皮碳氢化合物的含量，并降低褐飞虱若虫对低湿度胁迫的抗性，导致死亡率升高。沉默褐飞虱CYP4G76与CYP4G115基因可显著提高吡虫啉、噻虫嗪、噻嗪酮和吡蚜酮等杀虫剂对褐飞虱表皮的穿透性，提高上述杀虫剂对褐飞虱的防效。因此，以调控褐飞虱表皮碳氢化合物合成的CYP4G76和CYP4G115作为防治靶标可能具有较好的防效。.黑水虻常用于餐厨垃圾等有机废弃物的转化，其体内富含蛋白质和脂肪。为明确饲料对黑水虻繁殖潜能和幼虫营养物质含量的影响，本研究测定了以餐厨垃圾、猪粪、鸡粪和牛粪饲喂黑水虻时的种群增长潜能和营养成分。研究结果表明，黑水虻取食餐厨垃圾时的内禀增长率显著高于取食其他畜禽养殖有机废弃物。以餐厨垃圾为饲料时，黑水虻幼虫中粗蛋白和粗脂肪的含量显著高于饲喂猪粪、鸡粪和牛粪。黑水虻取食餐厨垃圾时繁殖潜能较高，其幼虫可用生产高蛋白饲料和生物柴油。

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