《Insulin/TOR通路為中心的褐飛虱回響水稻營養信號的分子機制》是依託中山大學，由周強擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：Insulin/TOR通路為中心的褐飛虱回響水稻營養信號的分子機制
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周強
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
褐飛虱Nilaparvata lugens （St?l）是水稻的首要害蟲，研究褐飛虱的發生與成災機理是制定褐飛虱綜合治理策略的基礎。褐飛虱-水稻長期形成的營養關係是褐飛虱個體發育和種群動態的物質基礎，田間和室內試驗提供了大量的營養調控褐飛虱生長發育的數據，但調控的機理並不清楚。所以，本項目以闡明水稻-褐飛虱營養關係的分子機理為目的，運用純化學人工飼養技術，以褐飛虱翅型和生殖力為指標，以感受和傳遞營養信號的Insulin/TOR通路為主要對象，克隆和系統分析該通路的特徵、用RNAi技術分析和鑑定通路中的關鍵基因、分析激素等對通路的調控作用。並用轉錄組測序和蛋白質譜技術大規模篩選營養調控相關的差異基因和蛋白，建立褐飛虱對水稻植株營養變化的回響模型。研究結果可深入理解褐飛虱感受營養物質變化的信號通路及其機制，為補充和完善水稻育種技術，建立更全面的褐飛虱防治策略提供理論和方法。
結題摘要
褐飛虱（Nilaparvata lugens Stål）是我國水稻生產的首要害蟲，具有繁殖能力強和種群增長迅速的特點。前期研究結果表明外源營養與內分泌激素對該蟲的繁殖至關重要，但其內在調控機制尚不清楚。本項目以褐飛虱（N. lugens）為對象，首先建立了以全化學人工飼料為基礎的營養因子鑑定體系；通過定量蛋白質組學技術篩選受胺基酸調控的差異蛋白；利用RNA干擾及一系列胺基酸缺失/回補實驗，研究胺基酸營養因子、激素及相關營養信號通路在卵黃髮生和積累過程中的作用，以及對生殖參數的影響。主要結果如下：1.建立了D-98飼養體系，以此為基礎，發現胺基酸濃度對褐飛虱（N. lugens）成蟲繁殖過程中起重要作用，缺失甲硫氨酸導致繁殖過程完全停滯。這一發現可為水稻抗蟲品種的選育提供指導。2.營養因子游離胺基酸主要通過影響卵黃髮生過程進而調控褐飛虱（N. lugens）的繁殖。營養信號通路IIS/TOR與激素JH/20E相互作用，傳遞胺基酸營養信號，通過影響卵黃髮生重要蛋白NlVg/NlVgR的表達最終調控成蟲的繁殖。這些研究結果增加了我們對昆蟲胰島素功能的了解，有望為建立從營養信號通路入手的水稻抗蟲品種培養提供新的思路和技術。3.利用定量蛋白質組學iTRAQ技術，初步描繪出胺基酸調控褐飛虱（N. lugens）能量代謝的機制。營養缺乏的情況下昆蟲通過分解糖類和脂肪獲取維持基本生理活動所必需的能量；降低在繁殖上的投入，將有限的能量分配至用於維持機體生存的基本生理活動上。此部分研究工作從基因和蛋白的層次揭示了褐飛虱（N. lugens）對胺基酸飢餓的回響，這為進一步研究水稻營養缺乏或者遷飛過程中的飢餓對該蟲生長發育和生殖的影響，提供了詳細的信息和多個突破口。項目在理論研究方面證明了Insulin/TOR通路在營養信號傳導中的作用，並發現JH和AKH等激素對通路的調控作用。生產實踐方面主要是發現了甲硫氨酸是褐飛虱（N. lugens）生殖的關鍵限制因子，這是首次發現可以完全限制褐飛虱（N. lugens）產卵的胺基酸限制因子，研究結果可為新型轉基因抗蟲水稻品種的研發和最佳化提高傳統水稻抗蟲品種的選育標準提供指導，為提高我國水稻產量提高技術儲備。
