褐飞虱FoxO-Vestigial通路调控翅二型分化的分子机制研究

批准号:
31772158
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
徐海君
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
项目参与者:
张金利、薛文华、傅圣杰、胥南、袁晓波、陈好好
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中文摘要
褐飞虱是我国稻区水稻上的重要害虫,它的远距离迁飞能力是其爆发成灾的一个主要原因。褐飞虱个体发育具有翅二型现象,长、短翅型分化是褐飞虱迁飞的必要前提,但是我们对翅型分化的分子机制却知之甚少。虽然申请人等的前期研究发现了胰岛素信号途径(InR-Akt-FoxO途径)调控了褐飞虱的长、短翅型分化,但迄今为止FoxO转录因子的具体调控机制却未见报道。本项目拟通过RNAi沉默、酵母双杂交、基因表达谱、染色质免疫共沉淀、凝胶迁移实验、启动子活性分析等技术与手段,明确FoxO对转录因子配体Vestigial的调控模式以及Vesitigial调控翅型分化的作用方式,从而阐明FoxO-Vestigial通路调控褐飞虱翅二型分化的分子机制。本项目是前期工作的延续与拓展,研究结果不但为褐飞虱的预测预报与可持续治理提供了潜在的技术支持,而且将有效地补充昆虫翅多型的基础理论。
英文摘要
The brown planthopper (BPH) is a major pest for rice in China, and long-distance migration mainly contributes to its massive outbreaks across country. The BPH has a unique feature of wing dimorphism during it development, which is a prerequisite for its long-distance migration. However, the molecular mechanism underlying the wing dimorphism remains elusive. Although our previous study illustrated that the insulin signaling pathway (InR-Akt-FoxO pathway) regulates wing dimorphism in the BPH, no study so far available shows the detailed mechanism of regulatory role of the transcription factor FoxO. Herein we will adopt versatile experimental tools and techniques, including RNAi, yeast two-hybrid screening, RNA-seq, ChIP-seq, EMSA, and promoter analysis, to reveal regulatory mechanisms of FoxO on the transcription co-factor Vestigial as well as of Vestigial on the wing dimorphism, which eventually helps us to reveal the regulatory molecular basis of the FoxO-Vestigial cascade on wing dimorphism in the BPH. This proposal follows our previous studies, and also deepens our understanding of wing polymorphism. Our produced results will not only provide potential techniques to BPH population prediction and sustainable pest control, but also efficiently enrich the theory of wing polymorphism in insecta.
褐飞虱是我国稻区水稻上的重要害虫,它的远距离迁飞能力是其爆发成灾的一个主要原因。褐飞虱个体发育具有翅二型现象,长、短翅型分化是褐飞虱迁飞的必要前提,但是我们对翅型分化的分子机制却知之甚少。虽然申请人等的前期研究发现了胰岛素信号途径(InR-Akt-FoxO途径)调控了褐飞虱的长、短翅型分化,但迄今为止FoxO转录因子的具体调控机制却未见报道。通过本项目实施,得出如下研究结果:(1)利用比较转录组学筛选得到了FoxO的下游靶标基因Vestigial,沉默Vestigial不仅导致长翅向中翅型转变,而且可以逆转FoxO的长翅表型,致使间接飞行肌退化。通过体外和活体结合实验,发现FoxO通过与Vestigial内含子结合的方式调控其表达;(2)对FoxO的另一靶基因核受体基因NF-Y的功能分析表明,NF-Y不参与翅型分化,但具有调控翅发育的作用;(3)通过CRISPR/Cas9基因编辑技术,创建了褐飞虱基因编辑平台。对FoxO的上游调控因子进行研究,发现胰岛素受体2(InR2)敲除加快翅芽细胞的增殖速率,通过转录组分析表明InR2与FoxO对细胞复制相关基因具有相同的调控作用,说明InR2通过FoxO调控了翅型分化;(4)通过Hox基因Ubx和FoxO基因的功能比较发现,尽管两者均具有促进翅发育的功能,但两者的作用方式不尽相同。Ubx是通过体节的同源转变导致翅的产生,FoxO是通过调控翅发育节点基因Vestigial的表达来实现的,部分研究结果已发表SCI论文11篇。总之,本项目利用褐飞虱为模型对昆虫的长、短翅分化的分子机制进行了深入分析,研究结果处于昆虫多型领域的前沿,为阐明昆虫翅多型的发生机制提供理论依据,也为害虫防治提供潜在的应用靶标。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1146/annurev-ento-011118-112448
发表时间:2019
期刊:Annual Review of Entomology
影响因子:23.8
作者:Zhang C X;Brisson J A;Xu H J
通讯作者:Xu H J
Transcriptome Analysis of the Regulatory Mechanism of FoxO on Wing Dimorphism in the Brown Planthopper, Nilaparvata lugens (Hemiptera: Delphacidae).
FoxO对褐飞虱翅二态性调控机制的转录组分析(半翅目:飞虱科)
DOI:10.3390/insects12050413
发表时间:2021-05-04
期刊:Insects
影响因子:3
作者:Xu N;Wei SF;Xu HJ
通讯作者:Xu HJ
A genome-wide identification and analysis of the homeobox genes in the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Hemiptera: Delphacidae)
褐飞虱 Nilaparvata lugens(半翅目:飞虱科)同源盒基因的全基因组鉴定和分析
DOI:10.1002/arch.21833
发表时间:2021-07-19
期刊:ARCHIVES OF INSECT BIOCHEMISTRY AND PHYSIOLOGY
影响因子:2.2
作者:Fu,Sheng-Jie;Zhang,Jin-Li;Xu,Hai-Jun
通讯作者:Xu,Hai-Jun
DOI:https://doi.org/10.1098/rsob.180158
发表时间:2018
期刊:Open Biology
影响因子:5.8
作者:Jin-Li Zhang;Xiao-Bo Yuan;Sun-Jie Chen;Hao-Hao Chen;Nan Xu;Wen-Hua Xue;Sheng-Jie Fu;Chuan-Xi Zhang;Hai-Jun Xu
通讯作者:Hai-Jun Xu
Molecular characterization of insulin-like peptides in the brown planthopper, Nilaparvata lugens (Hemiptera: Delphacidae)
褐飞虱 Nilaparvata lugens(半翅目:飞虱科)中胰岛素样肽的分子特征
DOI:10.1111/imb.12636
发表时间:2020
期刊:Insect Molecular Biology
影响因子:2.6
作者:Xue W. -H.;Liu Y. -L.;Jiang Y. -Q.;He S. -F.;Wang Q. -Q.;Yang Z. -N.;Xu H. -J.
通讯作者:Xu H. -J.
褐飞虱翅型分化的多层基因表达调控的机制探究
- 批准号:--
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:54万元
- 批准年份:2022
- 负责人:徐海君
- 依托单位:
褐飞虱翅可塑性发育的转录调控网络构建
- 批准号:LZ21C140002
- 项目类别:省市级项目
- 资助金额:0.0万元
- 批准年份:2020
- 负责人:徐海君
- 依托单位:
稻飞虱翅型分化主宰基因Wmt转录因子的调控机制研究
- 批准号:31972261
- 项目类别:面上项目
- 资助金额:59.0万元
- 批准年份:2019
- 负责人:徐海君
- 依托单位:
灰飞虱对水稻黑条矮缩病毒的体液免疫应答的信号通路研究
- 批准号:31201509
- 项目类别:青年科学基金项目
- 资助金额:22.0万元
- 批准年份:2012
- 负责人:徐海君
- 依托单位:
国内基金
海外基金
