背景、科学问题和研究意义：　　钙离子是一种十分重要的信号分子，它参与调节生物各种生理活动，包括细胞分裂生长、程序性死亡、组织分化和发育等。钙离子水溶性较差，因此细胞中自由的钙离子浓度被严格控制在大约100nM的极低水平，而胞外钙离子浓度可以达到1mM。在信号来临时，钙离子通过钙通道从内质网释放或从细胞外进入，结合钙调蛋白并激活钙调蛋白激酶，调控基因表达。而进入细胞的钙离子通过钙泵被储存在内质网中或排除胞外。生物体内主要有3类钙离子通道，包括电压门控钙通道、受体控制钙通道和钙库控制钙通道。其中，钙库控制钙通道又称为储存调控型钙离子通道（store-operated calcium channel，SOC）是非神经兴奋性细胞中的钙通道，在细胞接收信号后由磷脂酶产生三磷酸肌醇（inositol1，4，5-triphosphate，IP3），IP3结合内质网上的IP3受体(IP3R)，导致细胞内质网中储存的钙离子排空，内质网膜上的Stim蛋白感受到内质网中钙离子减少发生聚集，与细胞膜上的钙离子通道Orai结合使Orai开放，使细胞外的钙离子流入到细胞内。钙离子在昆虫的变态发育中起到重要作用，在变态期，钙离子主要受到20-羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone，20E)和保幼激素(juvenile hormone，JH)的调控。前期研究发现20E调控细胞内钙离子增加，但调控机制不清楚。本文主要研究了Orai1是否参与了20E诱导的钙流动，若是参与，它的开放机制又是什么，对昆虫的生长发育又产生什么影响。本研究有助于了解20E调控的钙离子加的机制，进一步揭示昆虫的生长发育机理，为害虫的防治提供新的靶标基因。　　结果：　　棉铃虫是一种完全变态的鳞翅目夜蛾科昆虫，我们以棉铃虫幼虫和表皮细胞系为研究材料，通过激素刺激和干扰、细胞系上过表达等方法，探索了Orai1在棉铃虫的虫体生长发育中的作用，并探明了20E所诱导的钙离子流动的钙通道的类型，并初步了解了Orai1的开放激活机制。以下是研究的结果:　　在虫体中，Orai1的表达量在变态期达到峰值，20E在虫体和表皮细胞系均可以诱导Orai1的基因高表达;而在虫体中干扰Orai1可以影响棉铃虫的变态，推迟棉铃虫的化踊时间;在虫体和表皮细胞系中干扰Orai1可以抑制20E下游的基因的表达。结果说明Orai1受到20E调控并参与变态。20E诱导的钙离子增加有内钙释放和外钙内流两个峰，用IP3受体的抑制剂处理细胞后，钙离子的两个钙峰均下降。表皮细胞系上干扰Orai1后，20E诱导的钙峰的第二个峰受到抑制。说明20E诱导的钙离子内流是Orai1介导的SOC型钙离子内流。在表皮细胞系上单独过表达Orai1或Stim1，20E诱导的钙流峰并没有明显变化，而同时过表达Orai1和Stim1后，20E诱导的钙流峰大幅上调，说明Orai1需要Stim1来激活钙离子流。在表皮细胞系中共转染Orai1-GFP和Orai1-RFP，利用免疫共沉淀实验，可检测到二者有相互作用，而20E刺激后，两者的相互作用量明显上调;20E的上调作用可以被GPCR的抑制剂和PLC的抑制剂所抑制，干扰掉ErGPCR1、PLCG1和Stim1也可以抑制这种上调作用。说明Orai1至少是以二聚体存在，20E可诱导Orai1的聚集和开放。　　结论：　　通过以上实验结果可以得出结论:20E诱导的钙离子内流是一种Orai1所介导的SOCE，并由，Orai1通过聚集来开放。　　创新点和意义：　　本研究揭示了20E诱导的钙离子增加是Orai1介导的SOCE;丰富和完善了20E调控途径;阐明了Orai1在昆虫生长发育中的作用，并为害虫控制提供了新的靶标分子。