贵州大学昆虫所李海银副教授团队：基于转录组，揭示20E/HR3通路在菜青虫滞育调节中的关键作用

【背景意义】

菜青虫Pieris rapae被认为是全球最具破坏性的农业害虫之一，严重影响各种十字花科蔬菜作物的质量和产量，给农业造成了巨大的经济损失。菜青虫具有滞育特性，滞育使其具有高度的环境胁迫抗性，是菜青虫越冬存活的关键，直接影响次年的种群密度。因此，基于滞育调节的害虫管理策略可能是一种有效的防治措施。然而，目前对于菜青虫滞育的调控机制还知之甚少。在本研究中，李海银副教授团队基于转录组测序，综合运用qPCR、激素注射、RNAi等技术手段，揭示了20E/HR3通路在菜青虫滞育调节中的关键作用。

【研究内容】

本研究首先利用RNA-Seq技术构建了菜青虫滞育连续3个生理阶段(即滞育诱导和准备期、起始期、维持期)以及同步的非滞育时期的转录组数据文库，相较于非滞育，在滞育三个阶段分别鉴定到了759、1045和4721个差异表达基因。对相关基因进行了生信分析，最后鉴定得到蜕皮激素合成基因和转录因子HR3为调节菜青虫滞育的潜在关键因子。为了验证蜕皮激素和HR3对菜青虫滞育的调节，本研究测定了蜕皮激素在滞育和发育蛹中含量，发现滞育蛹中蜕皮激素含量显著低于发育蛹，而向滞育蛹中注射蜕皮激素能有效提高HR3基因的表达，并且打破蛹滞育。相反，在发育蛹中干扰HR3基因能延缓蛹的发育，使其出现类似滞育的表型特征。综上，本研究证明了20E/HR3通路在菜青虫滞育调节中的重要作用。结果可为菜青虫滞育调控研究提供新视角，为菜青虫的防治提供潜在农药靶点。

图1滞育连续3个生理阶段以及同步的非滞育时期的转录组测序

图2 HR3是调节菜青虫滞育的重要转录因子

图3 蜕皮激素20E通过提高HR3的表达水平打破蛹滞育

【作者团队及基金支持介绍】

贵州大学昆虫研究所硕士研究生廖靖和本科生蔡定雪为论文的共同第一作者，李海银副教授为通讯作者。郭建军教授对本研究给予了支持帮助。本研究得到了国家自然科学基金和贵州省科技计划等项目的资助。

【原文信息】

Jing Liao#, Dingxue Cai#, Shaolei Geng, Zhaopeng Lyu, Yaling Wu, Jianjun Guo, Haiyin Li*. Transcriptome-based analysis reveals a crucial role of the 20E/HR3 pathway in the diapause of Pieris rapae. Pesticide Biochemistry and Physiology, 2024, 199: 105787.

（撰稿：廖靖、李海银；审核：常志敏）