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空心莲子草是一种世界性恶性入侵杂草,于20世纪30年代传入我国并迅速蔓延扩散,对我国的农林牧渔业均产生了巨大危害。莲草直胸跳甲是空心莲子草的专食性天敌,可用于空心莲子草的防控,主要以幼虫、成虫取食空心莲子草,其在田间的种群动态对空心莲子草的防控具有直接影响。Halloween家族基因参与昆虫蜕皮激素合成,影响昆虫生长和繁殖,对昆虫种群动态具有一定影响。本文着重分析莲草直胸跳甲体内Halloween家族基因的功能,旨在从昆虫自身角度出发,寻找影响莲草直胸跳甲种群动态的内在因素,进而为该生防天敌的扩繁和高效利用提供新思路。1.通过筛选莲草直胸跳甲卵巢转录组数据并结合生物信息学分析,找到并克隆其体内Halloween基因家族成员,分别为AhCYP302A1、AhCYP306A1、AhCYP307A1、AhCYP307A2、AhCYP314A1和AhCYP315A1。生物信息学分析发现其均属于P450超家族且具有一定保守性,其中AhCYP306A1、AhCYP307A1、AhCYP307A2聚为一支属于P450超家族中CYP2集团,AhCYP302A1、AhCYP314A1、AhCYP315A1聚为一支属于线粒体集团;同时,AhCYP306A1、AhCYP314A1、AhCYP315A1在5’端存在跨膜区域。2.通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测各基因在莲草直胸跳甲不同发育时期(卵、幼虫、蛹、雌性成虫)和雌性成虫不同组织(头、前胸、中肠、卵巢、脂肪体)中的表达水平。结果表明,6个Halloween基因在莲草直胸跳甲整个生活史及各个组织中均有不同程度的表达。其中,AhCYP302A1在蛹期第6天、第7天表达量最高,成虫期表达量整体较低;AhCYP306A1在整个生活史中波动表达,以幼虫期第10天表达量最高;AhCYP307A2在末龄幼虫和化蛹初期的表达量较高;以上三个基因在幼虫期和蛹期的表达量较高。AhCYP307A1在卵期高表达,此后各个时期呈波动下降;AhCYP314A1、AhCYP315A1在成虫期和卵期的表达量相对高于幼虫期和蛹期。在头、胸、中肠、卵巢、脂肪体5种组织中,除AhCYP307A1外,Halloween家族其他基因在卵巢中表达量均较高;AhCYP307A1在雌性成虫头部的表达量显著高于其他组织。3.通过RNA干扰技术(RNAi)分别对莲草直胸跳甲两个关键Halloween家族基因AhCYP307A2和AhCYP314A1进行功能分析。结果表明,分别干扰这两个基因,均导致莲草直胸跳甲幼虫出现蜕皮异常、羽化率显著降低的现象,成虫则出现卵巢发育迟缓且交配后雌虫不产卵的现象。表明Halloween家族基因在莲草直胸跳甲幼虫发育及成虫繁殖过程中发挥重要的调控作用。