夜蛾科昆虫大多数能够对农业经济作物产生严重危害,斜纹夜蛾（Spodoptera litura）是夜蛾科的典型代表之一,其作为一种杂食性农业害虫,常危害多种经济作物和一些观赏植物,给农业经济生产和绿化生态建设带来重大危害。当前主要采用化学杀虫剂抑制斜纹夜蛾的种群,但由于不规则使用导致环境污染、害虫抗药性增加等弊端日益突出,因此亟需开发绿色高效的防控技术。已有研究发现该虫两性求偶、交配等通讯行为具有明显的昼夜节律特征,这是否与生物钟基因的调控有关?有哪些生物钟基因可能参与其中?回答这些问题,不仅有助于深入了解昆虫两性通讯的节律机制,而且可为设计和开发基于行为调控的害虫防治新技术提供依据和靶标基因。本研究综合利用生物信息学、分子生物学等技术,对上述问题进行了初步探索和分析。主要结果如下:1.斜纹夜蛾生物钟基因的鉴定和序列特征分析对斜纹夜蛾基因组数据进行挖掘共获得8个与节律行为相关的生物钟基因:周期蛋白基因（Period,Per）、永恒蛋白基因（Timless,Tim1和Tim2）、隐花色素基因（Cryptochrome,Cry1和Cry2）、循环蛋白基因（Cycle,Cyc）、时钟基因（Clock,Clk）以及b Zip转录因子基因（Vrille,Vri）,种类和数目与已报道的其他目昆虫相似。同源比对分析发现8个生物钟基因都具有完整的开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）,编码417-1284个氨基酸,并与其他夜蛾科害虫具有较高的一致性（86%-99%）。序列特征分析表明,生物钟基因的分子结构具有一定的复杂性和多样性,主要体现在外显子和内含子数量、位置以及长度,其中Per外显子和内含子数量最多。基于不同昆虫生物钟基因氨基酸序列构建的进化树发现,斜纹夜蛾生物钟基因均能与鳞翅目昆虫聚集于同一进化枝上。以上表明本研究基于组学数据从斜纹夜蛾中挖掘到的8个基因属于昆虫生物钟基因家族。2.斜纹夜蛾生物钟基因在不同发育阶段和雌雄不同组织的表达差异通过对生物钟基因在斜纹夜蛾不同发育阶段的表达分析发现,多数基因在成虫中有显著高表达的特征,且有些基因的表达量会随斜纹夜蛾的生长发育而有所下降,但在蛹期时又有所升高,到成虫羽化后表达量会达到最高,如Cry2、Cyc、Clk和Tim1。成虫期的Per和Cry2表达量显著高于其他发育时期,暗示很有可能主要参与调控成虫节律活动。进一步对生物钟基因在成虫不同组织中的表达分析发现,所有基因在雌雄虫各个组织中都有明显的表达差异,且同一基因在雌雄昆虫相同组织中的表达规律均不相同。这些结果表明生物钟基因对斜纹夜蛾不同时期生理行为的正常运转存在着不可或缺的作用,尤其在成虫化感和生殖组织中高表达的基因很有可能参与调控两性的通讯行为。3.斜纹夜蛾性信息素相关基因及生物钟基因的日动态特征斜纹夜蛾性信息素通讯相关基因的日动态表达结果发现,性信息素合成关键基因Des5和Des11在羽化后第3d的雌虫性信息素腺体（性信息素合成关键组织）中达到表达高峰,性信息素感受相关基因PBP和OR在羽化3-4d雄虫触角（性信息素感受关键组织）中的表达量迅速上升,并在4-5d达到高峰,该现象与斜纹夜蛾两性求偶、交配活动主要发生在成虫羽化后2-4d吻合。对生物钟基因的日动态分析发现,Per、Cry2与Des5、Des11在性信息素腺体中有相似的动态表达式模式。此外,所有生物钟基因均在2-3d的雄虫触角中达到表达峰值,这与性信息素受体OR6的日动态表达模式相似。这表明斜纹夜蛾性信息素通讯过程中关键基因的日动态表达很可能受生物钟基因的调控。4.斜纹夜蛾性信息素相关基因与生物钟基因的时动态特征进一步对2-3d成虫在不同时间点的动态表达分析发现,性信息素合成基因Des11、Des5在雌虫进入暗期分别2、6h时达到表达高峰,且这2个基因的表达模式与Per、Cry2和Cyc较为一致;性信息素感受基因PBP1、PBP2、OR6和OR13在光期内的表达随时间增加逐渐下降,在进入暗期1-2h时出现峰值。而OR11、OR16和PBP3在暗期未出现表达高峰。4个基因（Per、Tim2、Clk和Cry2）分别在光期（1:00）和暗期（14:00）出现表达峰值,这与OR6、OR13和PBP1的表达具有一致性。5.斜纹夜蛾生物钟基因Period的突变检测生物钟基因Period极有可能参与调控信息素合成和感受。因而利用当前在昆虫基因研究过程中常使用的CRISPR/Cas9系统对斜纹夜蛾该生物钟基因进行敲除,突变检测结果发现在该基因的第4个外显子上有可以构建出突变斜纹夜蛾的靶标位点,为探索该基因在斜纹夜蛾体内功能提供依据。综上所述,生物钟基因Per、Cry2和Cyc很有可能调控雌虫性信息素的合成与释放节律行为;Per、Cry2、Tim2和Clk可能参与调控雄虫对对性信息素的感受的节律过程;利用CRISPR/Cas9系统初步筛选出导致Per突变的2个靶标位点。本研究为解释昆虫两性通讯这一节律行为的内在调控机制提供了一定的理论依据,同时也为基于节律调控的新型害虫防控技术的开发提供潜在新的靶标基因。