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本研究的主要作者包括Shuang Wu、Yan Tang、Shaojun Su、Wenbing Ding、Hualiang He、Jin Xue、Qiao Gao、Lin Qiu和Youzhi Li。他们分别来自湖南农业大学的植物保护学院、国家植物功能成分利用工程技术研究中心、湖南省生物农药与制剂加工工程技术研究中心以及湖南省鼎城区农业局。该研究于2022年10月6日在线发表在《Molecular Biology Reports》期刊上，卷号为49，页码为11765–11773。
本研究聚焦于昆虫的营养信号通路及其在繁殖中的作用，特别是胰岛素/胰岛素样生长因子信号（IIS）通路。IIS通路在调控昆虫的体型、发育、寿命以及繁殖中起到关键作用。胰岛素受体（InR）作为IIS通路的重要组成部分，在许多昆虫的繁殖调控中扮演重要角色。然而，InR在非模式昆虫繁殖中的具体分子功能尚不明确。本研究以水稻害虫二化螟（Chilo suppressalis）为研究对象，旨在揭示InR在昆虫繁殖中的具体作用，并探讨其作为害虫防治新靶点的潜力。
研究主要包括以下几个步骤：
基因克隆与序列分析
研究人员首先克隆了二化螟的InR基因（CsInR），并对其进行了序列分析。通过与其他昆虫（如果蝇、赤拟谷盗和家蚕）的InR基因进行比对，发现CsInR具有四个主要结构域：配体结合L结构域（ligand binding L domain）、furin样区域（furin-like region）、纤维连接蛋白III型结构域（fibronectin type III domains）和酪氨酸激酶催化结构域（tyrosine kinase catalytic domain）。这些结构域在昆虫中高度保守。此外，研究人员还构建了系统发育树，发现鳞翅目昆虫的InR基因与双翅目昆虫的亲缘关系较近。
基因表达模式分析
研究人员通过定量PCR（qPCR）检测了CsInR在不同发育阶段和组织中的表达水平。结果显示，CsInR在6龄幼虫和雌蛹第3天的表达量最高，脂肪体中的表达量显著高于卵巢。这表明CsInR可能在幼虫蜕皮和蛹化过程中发挥作用，并在脂肪体中参与繁殖调控。
RNA干扰实验
为了研究CsInR的功能，研究人员使用RNA干扰（RNAi）技术敲低了CsInR的表达。实验中将CsInR的双链RNA（dsInR）注射到雌蛹体内，并在48小时后检测脂肪体中CsInR的mRNA水平。结果显示，dsInR处理组的CsInR表达量比对照组（注射增强绿色荧光蛋白双链RNA，dsEGFP）降低了61%。此外，研究人员还观察了卵巢的发育情况，发现dsInR处理组的卵黄蛋白沉积显著减少，卵母细胞数量减少了79.5%，表明CsInR的敲低延缓了卵巢发育。
下游基因表达分析
研究人员还检测了CsInR敲低后7个下游基因的表达变化。结果显示，胰岛素样肽（ILP）和胰岛素受体底物（IRS）的表达显著下降，而forkhead box蛋白O（FoxO）和雷帕霉素靶蛋白（TOR）的表达显著上升。这表明昆虫的生理系统是一个复杂的网络，CsInR的敲低可能通过影响其他基因的表达来调控繁殖。
CsInR的克隆与序列分析
CsInR的开放阅读框（ORF）长度为4206 bp，编码1401个氨基酸。序列分析表明，CsInR与其他昆虫的InR基因在结构域排列上高度保守。系统发育树分析进一步证实了鳞翅目昆虫的InR基因具有共同的祖先，并且与双翅目昆虫的亲缘关系较近。
CsInR的表达模式
CsInR在6龄幼虫和雌蛹第3天的表达量最高，脂肪体中的表达量显著高于卵巢。这表明CsInR可能在幼虫蜕皮和蛹化过程中发挥作用，并在脂肪体中参与繁殖调控。
RNA干扰实验
CsInR的敲低显著减少了卵黄蛋白的沉积，并阻止了卵母细胞的成熟。这表明CsInR在二化螟的繁殖中起到关键作用。
下游基因表达变化
CsInR的敲低导致ILP和IRS的表达显著下降，而FoxO和TOR的表达显著上升。这表明CsInR通过复杂的信号网络调控昆虫的繁殖。
本研究表明，CsInR在二化螟的繁殖中起到至关重要的作用。通过RNA干扰敲低CsInR，可以显著延缓卵巢发育并减少卵黄蛋白的沉积。这一发现为开发新的害虫防治策略提供了潜在靶点。此外，研究还揭示了昆虫生理系统的复杂性，表明CsInR通过与其他基因的相互作用来调控繁殖。
重要发现
本研究首次揭示了CsInR在二化螟繁殖中的具体作用，并证实了其作为害虫防治新靶点的潜力。
方法创新
研究采用了RNA干扰技术敲低CsInR的表达，并结合定量PCR和系统发育树分析，全面揭示了CsInR的功能及其在昆虫繁殖中的作用。
研究对象特殊性
二化螟是水稻的重要害虫，研究其繁殖机制对于开发有效的害虫防治方法具有重要意义。
本研究还探讨了CsInR与其他基因（如ILP、IRS、FoxO和TOR）的相互作用，揭示了昆虫生理系统的复杂性。这些发现为进一步研究昆虫的繁殖调控机制提供了重要线索。
本研究不仅揭示了CsInR在二化螟繁殖中的关键作用，还为开发新的害虫防治策略提供了科学依据。