课题基金 / 基金详情

马铃薯甲虫幼虫蜕皮后表皮硬化的激素信号调控网络的研究

批准号:
32072416
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
李国清
依托单位:
学科分类:
农业昆虫学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
李国清

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
马铃薯是中国第四大粮食作物和重要蔬菜;其稳定的产量和优良的品质对于防止新冠肺炎疫情冲击下的粮食和蔬菜短缺、巩固脱贫成果至关重要。然而,马铃薯甲虫的猖獗为害和持续扩散严重威胁马铃薯产业。我们已鉴定出20-羟基蜕皮酮(20E)、保幼激素(JH)信号途径和鞣化剂合成的主要基因;发现鞣化剂合成基因的表达由蜕皮前20E和蜕皮后JH高峰激活。本项目拟揭示马铃薯甲虫幼虫蜕皮过程中20E和JH调控表皮硬化的作用,鉴定激活幼虫鞣化剂合成和分泌的转录因子,构建幼虫蜕皮后表皮硬化的分子调控网络系统,明晰20E和JH信号转导途径在激活表皮硬化过程中的协同机理。研究结果可望填补幼虫表皮硬化调控信号网络的理论空白;开拓广阔的后续研究领域;有助于揭示幼虫发育的敏感时期和关键作用因子,制订出针对性的综合配套治理措施;还可为高效、低毒、环境友好新农药的开发和高通量快速筛选提供新的靶标分子。具有重要理论意义和潜在应用价值
英文摘要
Potato is the fourth widely-distributed food crop around the world. It is also an important vegetable, feedstuff and industrial material crop. The outbreak of the novel coronavirus (COVID-19) unavoidanbly results in the shortage of food and vegetables throughout the world. The maintanance of potato product is very important.. The Colorado potato beetle Leptinotarsa decemlineata (Say) is a notorious defoliator of potato throughout most of the northern Xinjiang Uygur autonomous region in current, and it often causes extremely large potato yield loss. The beetle is an able disperser and may invade other potato-growing areas of China. It is a serious threat to potato production.. Larval cuticle of insects is composed mainly of chitin and structural cuticle proteins that must be tanned after ecdysis, a process involved in the oxidation reactions of ortho-diphenols (dopa, dopamine, N-acetyl-dopamine and N-β-alanyl-dopamine). These four types of pigments are produced by a branched biochemical pathway that processes tyrosine. Tyrosine is first converted into dopa (L-3,4-dihydroxyphenylalanine) by a tyrosine hydroxylase. Dopa is then converted into dopamine by dopa decarboxylase. Dopamine can be converted into dopamine quinone (black/brown), or into NADA or NBAD through a reaction catalyzed by the aanat and ebony gene products, respectively.. The purpose of the present scientific plan is to clarify hormonal signaling networks regulating melanization of larval cuticle after ecdysis. We focus our researches on how 20-hydroxyecdysone (20E) and juvenile hormone (JH) signaling cascades stimulate the activation of the biosynthesis of ortho-diphenols. Do the 20E and JH casecade pathways directly activate the synthesis enzymes, or through other transcript factors? Are there any interactions of 20E and JH casecade pathways during the stimulation? What is the specific casecade in each regulationary process? . Our results will help us to further understand the signaling pathways and their roles in regulation of metamorphosis in insect species. Moreover, the results may have potential application in the control of L. decemlineata.
自然科学基金面上项目《马铃薯甲虫幼虫蜕皮后表皮硬化的激素信号调控网络的研究(32072416)》取得以下关键成果。..1. 转录因子FTZ-F1调控幼虫表皮的鞣化.马铃薯甲虫和茄二十八星瓢虫TH基因的5’侧翼区2500bp内都具有转录因子FTZ-F1结合位点。在马铃薯甲虫中注射dsLdαftzf1、dsLdβftzf1和dsLdftzf1(靶向两个亚型),后两个处理显著下调LdTH、LdDDC、Ldadc、Ldebony2和Ldgtpch的表达水平,显著上调Ldlac2和Ldy-y的转录水平,但对Ldaanat的表达无显著影响。所有dsLdβftzf1和dsLdftzf1处理的幼虫都不能完成三龄-四龄幼虫间的蜕皮。局部暴露在外的新表皮如前胸背板、胸足、腹部气门周围黑色斑纹都未形成。以上结果说明转录因子FTZ-F1的β亚型能够适时激活TH等基因的转录,从而使蜕皮后幼虫的表皮及时鞣化。..2. 20E-JH信号调控普通变形杆菌(P. vulgaris Ld01)丰度进而影响酪氨酸合成.黑色素合成途径的前体物质是酪氨酸。普通变形杆菌(P. vulgaris Ld01)的基因组能编码完整的莽草酸和黑色素生物合成途径中的酶。它能生物合成并主动释放多巴和黑色素。清除幼虫中的细菌显著降低了酪氨酸含量。在无菌甲虫中回补P. vulgaris Ld01则恢复了酪氨酸含量并改善了缺陷特征。向无共生细菌的甲虫提供酪氨酸、多巴或多巴胺,也与P. vulgaris Ld01种群回补效果相当。显然,P. vulgaris Ld01提供芳香族氨基酸合成的前体物质,以满足宿主马铃薯甲虫对芳香族氨基酸的营养需求。进一步研究表明,普通变形杆菌丰度由20E-JH信号调控,蜕皮后随着20E途径减弱而JH信号增强,普通变形杆菌大量繁殖,为寄主马铃薯甲虫提供大量酪氨酸。..3. 鞣化激素信号参与调控马铃薯甲虫体壁的鞣化过程.鞣化激素信号途径包括配体Bursicon (Burs)、 Partner of bursicon (Pburs)以及富亮氨酸G-蛋白偶联受体LGR2。采用RNA干扰技术沉默马铃薯甲虫预蛹期Ldburs、Ldpburs或Ldrk导致相似的表现型:体壁上黑色区域面积减少,体色变浅。在Ldburs、Ldpburs或Ldrk被干扰的个体中,LdTH和LdCCD的mRNA含量不受影响,但Ldadc和
马铃薯甲虫保幼激素合成、代谢及其调控蜕皮的分子机理研究
  • 批准号:
    31272047
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    李国清
  • 依托单位:
源于棉铃虫幼虫粪便的诱导子的鉴定及对植物防御的诱导机制
  • 批准号:
    30671368
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    李国清
  • 依托单位:
棉铃虫抑卵信息的生物合成、分泌和调控的研究
  • 批准号:
    30170614
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    21.0万元
  • 批准年份:
    2001
  • 负责人:
    李国清
  • 依托单位:
棉铃虫雄性附腺活性肽的纯化, 序列分析与分子克隆
  • 批准号:
    39800091
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    11.0万元
  • 批准年份:
    1998
  • 负责人:
    李国清
  • 依托单位:
国内基金
海外基金