种植密度对转Bt棉纤维杀虫蛋白表达量及氮代谢的影响

为了探讨种植密度对转基因抗虫棉纤维中杀虫(Bt)蛋白表达量的影响及其氮代谢机制,以Bt棉常规种泗抗1号和Bt棉杂交种泗抗3号为试验材料,比较1.5×10⁴、3.0×10⁴、4.5×10⁴、6.0×10⁴、7.5×10⁴ 株·hm^-2五个种植密度下转Bt棉杀虫蛋白表达量及其氮代谢的差异。结果表明,纤维中Bt蛋白表达量随种植密度增大呈上升趋势。相关分析表明,单株铃数、单铃体积、单铃干重与Bt蛋白表达量均呈显著负相关。纤维中氮代谢生理相关指标中,可溶性蛋白含量及谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)和谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)活性随种植密度的增大而升高,但游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性随密度增大而下降。纤维中Bt蛋白表达量与可溶性蛋白含量、GPT和GOT活性呈显著正相关,而与游离氨基酸含量、蛋白酶和肽酶活性呈显著负相关。可见,提高种植密度降低了棉铃生长,但提高了纤维中Bt蛋白的表达量,且Bt蛋白表达量的提高与植株氮代谢生理密切相关。因此,在生产中通过协调种植密度既可以保持棉铃适度发育,又有利于提高棉纤维中Bt蛋白的表达量,为提高Bt棉产量器官抗虫性提供栽培基础。     

昼夜变温下高温与干旱胁迫对Bt棉毒蛋白含量的影响及其生理机制

【目的】明确Bt棉叶片Cry1Ac毒蛋白含量对昼夜变温下高温干旱胁迫响应及其生理机制,为生产中Bt棉抗虫性的安全稳定利用提供参考。【方法】2019—2020年在扬州大学农学院,以常规种泗抗1号（SK-1）和杂交种泗抗3号（SK-3）为材料,以温度和土壤水分含量为因子,温度分别设为34℃（白天,7:00—19:00）/28℃（夜间,19:00—7:00）(A1)、38℃/28℃（A2）;土壤水分含量分别为田间土壤最大持水量的50%(B1)和60%(B2),并以32℃/28℃、田间土壤最大持水量的75%为对照（CK）。各处理分别持续4、7、10 d(DAS)。【结果】不同处理导致叶片中Cry1Ac毒蛋白含量降低,且随着胁迫时间的延长,下降幅度增加。处理间相比,A1B2处理下降幅度最少,7 DAS后开始显著低于CK;A1B1处理下降幅度其次,4 DAS后显著低于CK;A2B1、A2B2处理在4 DAS显著下降。可溶性蛋白（SP）含量、硝酸还原酶（NR）、谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）、谷氨酰胺合成酶（GS）、游离氨基酸（aa）和谷氨酸合成酶（GOGAT）等活性变...     

温度和土壤水分与Bt棉铃壳中杀虫蛋白表达关系及其氮代谢生理机制

【目的】明确温度和土壤水分对Bt棉杀虫蛋白含量及其氮代谢活性的影响,为生产中Bt棉抗虫性的安全稳定利用提供理论参考。【方法】2016-2017年以转Bt抗虫基因抗虫棉常规品种泗抗1号（SK1）和杂交种泗抗3号（SK3）为材料,采用盆栽法,设置29℃、32℃、35℃、38℃ 4个温度水平,土壤最大持水量的80%、70%、60%、50%、40% 5个土壤水分水平,观察温度和土壤水分对Bt棉铃壳杀虫蛋白含量的影响,各处理持续胁迫4 d。2016年主要研究各处理对Bt棉铃壳中杀虫蛋白含量的影响;在此基础上,2017年进一步探讨各处理对铃壳中可溶性蛋白含量、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）、蛋白酶、肽酶活性的影响。【结果】SK1和SK3杀虫蛋白含量均在32℃、最大持水量为60%时最高,分别达到471.1 ng·g^-1 FW和351.7 ng·g^-1 FW。在同一土壤水分条件下,32℃最利于SK1和SK3杀虫蛋白表达;同一温度条件下,最大持水量60%利于SK1和SK3杀虫蛋白表达。对杀虫蛋白含量与温度和土壤水分关系进行二元多项式回归分析发现,Bt棉杀虫蛋白含量（Y）与温度（X₂）和土壤水分（X₁）呈二元二次方程关系,其中SK1、SK3相关方程分别为Y=-3230.2+17.2X₁+199.1X₂-0.3X₁²-3.7X₂²-0.7X₁X₂ （r＝0.829^**）、Y=-3322.0+40.7X₁+145.2X₂-0.3X₁²-2.0X₂²-0.3X₁X₂（r＝0.739^**）。SK1的杀虫蛋白表达量最大的温度和土壤水分条件为31.8℃、57.8%,SK3为33.2℃、60.8%。氮代谢相关生理特征表明,SK1和SK3均表现为在32℃和土壤含水量为60%处理下,棉铃中可溶性蛋白含量、谷氨酸草酰乙酸转氨酶（GOT）活性较高,蛋白酶、肽酶活性较低;杀虫蛋白含量与可溶性蛋白和GOT活性呈极显著正相关关系（r＝0.613**;r＝0.735**）,与蛋白酶活性和肽酶活性呈极显著负相关关系（r＝-0.724**;r＝-0.738**）。【结论】温度和土壤水分通过调控蛋白质分解和合成,共同影响Bt棉杀虫蛋白表达,且与其含量呈二元二次方程关系。     

高温胁迫对Bt转基因棉叶片毒蛋白含量的影响

以科棉1号为试验材料，研究连续48h的40℃高温胁迫对棉花果枝叶片游离氨基酸、可溶性蛋白和Bt毒蛋白含量的影响。结果表明：高温胁迫后叶片游离氨基酸含量一直增加，其中以胁迫后12h内增加速度最快；可溶性蛋白含量急剧下降，胁迫后24h内下降最快；叶片Bt毒蛋白含量的变化趋势与可溶性蛋白基本一致。高温胁迫后可溶性蛋白含量与Bt毒蛋白含量呈极显著正相关，游离氨基酸含量则与Bt毒蛋白含量呈极显著负相关。与盛花期相比，结铃盛期高温胁迫对Bt毒蛋白含量的影响更大。     

喷施尿素对Bt棉蕾的杀虫蛋白含量影响及氮代谢机制

以常规种泗抗1号(SK-1)和杂交种泗抗3号(SK-3)作为试验材料,设置喷清水(CK)和不同浓度(1.0%～10.0%)尿素处理,研究喷施不同浓度尿素对Bt棉蕾中杀虫蛋白表达量的影响。结果表明：随着尿素浓度的增加,棉蕾中杀虫蛋白含量呈先增加后降低的趋势,尿素浓度7.0%～8.0%处理的棉蕾中杀虫蛋白含量最高,较对照增加14.9%～24.8%。氮代谢机制表明,棉蕾中可溶性蛋白质和游离氨基酸含量增加,谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸合酶(GOGAT)、谷草转氨酶(GOT)和谷丙转氨酶(GPT)活性提高,与Bt杀虫蛋白含量表现一致;蛋白酶和肽酶活性与Bt蛋白含量量呈相反特征。主成分分析进一步表明,两品种棉蕾的可溶性蛋白质和游离氨基酸含量,GS、GOGAT、GOT和GPT活性对Bt杀虫蛋白含量变化的贡献分别达71.8%和72.4%;蛋白酶和肽酶活性对Bt杀虫蛋白含量变化的贡献分别为23.4%和21.6%。综上,蕾期根外喷施尿素,Bt棉蕾的蛋白质合成提高是杀虫蛋白含量提高的主要原因。     

土壤水分亏缺对Bt棉铃壳杀虫蛋白表达的影响

【目的】研究土壤水分亏缺对Bt棉杀虫蛋白含量及Bt基因表达、氮代谢酶活性的影响,为Bt棉抗虫性安全表达提供理论参考。【方法】2014—2015年以Bt棉常规品种泗抗1号、杂交种泗抗3号为材料,采用盆栽法,2014年设置5个土壤水分处理:G1、G2、G3、G4和CK,其土壤含水量分别为最大持水量的15%、30%、45%和75%。2015年设置4个处理:G2、G3、G4和CK。观察土壤水分亏缺对盛铃期Bt棉铃壳杀虫蛋白含量影响。所有处理于盛花期前10 d控制浇水,如遇下雨,将处理盆钵移入室内。使用WET土壤三参数速测仪监测土壤水分,用称重法控制土壤水分,即当监测发现土壤水分低于设计值时,于早晨、中午、傍晚进行定量补水。2015年进一步研究水分亏缺对Bt基因表达量、氮代谢相关合成酶(硝酸还原酶和谷氨酸丙酮酸转氨酶)活性、分解酶(肽酶和蛋白酶)活性的影响。【结果】与对照(土壤含水量为最大持水量75%)相比,泗抗1号和泗抗3号铃壳中Bt蛋白含量随土壤水分亏缺程度的增加而降低,且在土壤含水量为最大持水量60%时开始显著下降,但泗抗1号下降幅度低于泗抗3号,其中2014年泗抗1号下降22.5%,泗抗3号下降41.6%。在土壤含水量为最大持水量60%时,铃壳中Bt基因表达量增加,泗抗1号、泗抗3号分别比对照提高48.6%和22.1%。氮代谢相关酶活性变化表明,水分亏缺条件下,2个类型品种的硝酸还原酶(NR)和谷氨酸丙酮酸转氨酶(GPT)活性降低,肽酶和蛋白酶活性增加。且肽酶和蛋白酶活性变化幅度高于NR和GPT。相关分析表明,NR和GPT活性与铃壳中杀虫蛋白含量呈显著或极显著正相关;肽酶和蛋白酶活性与杀虫蛋白含量呈显著负相关。【结论】水分亏缺胁迫下,供试品种铃壳中杀虫蛋白质含量下降。但在转录水平,未发现Bt基因表达量下降。但氮代谢关键合成酶(NR和GPT)活性降低,分解酶(肽酶和蛋白酶)活性增加。因此,蛋白质合成减弱、分解加强可能导致铃壳中杀虫蛋白含量下降。     

高温胁迫对Bt转基因棉叶片毒蛋白含量的影响

以科棉1号为试验材料,研究连续48 h的40℃高温胁迫对棉花果枝叶片游离氨基酸、可溶性蛋白和Bt毒蛋白含量的影响.结果表明高温胁迫后叶片游离氨基酸含量一直增加,其中以胁迫后12 h内增加速度最快;可溶性蛋白含量急剧下降,胁迫后24 h内下降最快;叶片Bt毒蛋白含量的变化趋势与可溶性蛋白基本一致.高温胁迫后可溶性蛋白含量与Bt毒蛋白含量呈极显著正相关,游离氨基酸含量则与Bt毒蛋白含量呈极显著负相关.与盛花期相比,结铃盛期高温胁迫对Bt毒蛋白含量的影响更大.     

遮光下外源水杨酸对韭菜硝酸盐还原同化效应的研究

【目的】通过研究不同光强下外源水杨酸（SA）对韭菜叶片硝酸盐（NO3-）累积、氮代谢关键酶活性、光系统II电子传递速率（ETR）及主要氨基酸和可溶性蛋白合成的调控效应,以期明确遮光水平下SA对硝酸盐还原同化的影响。【方法】以韭菜品种‘新世纪雪韭’为供试材料,在前期试验工作基础上,采用显著降低韭菜硝酸盐累积的3.0 mmol•L-1 SA对韭菜叶面进行喷施处理,设自然光（900-1 050 μmol•m-2•s-1）和遮光（40%自然光）2种光照强度,分析SA对韭菜硝酸盐累积及NO3-还原同化的影响。【结果】SA处理缓解了遮光水平下韭菜叶片氮代谢关键酶硝酸还原酶（NR）、谷氨酰胺合成酶（GS）、谷氨酸草酰乙酸转氨酶(GOT)和谷氨酸丙酮酸转氨酶（GPT）活性的降低,显著降低了硝酸盐的累积,其中,与弱光对照相比,SA处理下GOT活性和GPT增幅较明显,分别为23.7%和12.3%;SA处理还显著提高了弱光下叶片的全氮含量和干物率,但叶绿素含量和光系统间电子传递速率ETR的增幅不大;另外,SA处理增加了弱光下韭菜叶片多数游离氨基酸组分的含量,效果最为显著的为色氨酸和丝氨酸,分别比对照提高了89.8%和50.6%;并且提高了游离氨基酸总量和可溶性蛋白含量,但降低了游离氨基酸与可溶性蛋白比值A/P。【结论】弱光降低了韭菜氮素同化能力和物质生产能力,而SA处理促进了弱光下韭菜叶片氮代谢中硝酸盐的还原和铵的同化,同时调动转氨作用的积极协同配合,促进了硝态氮转化为游离氨基酸和可溶性蛋白,这可能是遮光下SA降低韭菜硝酸盐累积的一个重要原因。     

盐胁迫对转Bt基因棉苗期Bt蛋白表达量和氮代谢的影响

以棉花鲁18、鲁21为材料,以长期(播种时进行盐处理,长到4片真叶时取样)与短期(4片真叶时进行盐处理,10 d后取样)盐胁迫进行对比试验,发现长期盐胁迫后,鲁18、鲁21的Bt蛋白含量和可溶性蛋白含量在根、茎、叶中均增加,而游离氨基酸含量在根、茎、叶中均降低,盐质量分数越大,影响越显著,对叶的影响最大,其次是茎,对根的影响最小。Bt蛋白含量与游离氨基酸含量呈极显著负相关,与可溶性蛋白含量呈极显著正相关。短期盐胁迫棉苗根、茎、叶中的Bt蛋白含量、可溶性蛋白含量均降低,而游离氨基酸含量在根、茎、叶中均增加,盐质量分数越大,影响越明显,对根的影响最大,其次是叶,对茎的影响最小。短期盐胁迫的Bt蛋白含量与游离氨基酸含量呈极显著负相关,与可溶性蛋白含量呈极显著正相关。可见,与短期盐胁迫相比,长期盐胁迫棉苗抗虫性更强。     

水分胁迫对5个树种苗木根系部分生理指标的影响

【目的】明确不同树种苗木对水分胁迫适应的差异性,探讨不同树种的抗旱性机理。【方法】以1年生侧柏、刺槐、山杏、沙棘、柠条为试验树种,在盆栽条件下,比较不同水分胁迫处理(分别为田间持水量的75%,50%和35%)对5种苗木根系可溶性蛋白、可溶性糖和游离氨基酸代谢的影响。【结果】5个树种根系可溶性蛋白含量的变化规律因树种不同而有很大差异,随水分胁迫的加剧,山杏、侧柏根系中可溶性蛋白含量呈持续增加趋势,且山杏可溶性蛋白含量最多;在重度干旱胁迫下,刺槐、柠条根系中可溶性蛋白含量急剧增加,且增幅为刺槐>柠条;而沙棘根系可溶性蛋白含量表现为,随着水分胁迫程度的增加呈先升后降的趋势,且在重度干旱处理下降至最低。随着水分胁迫强度的增加,5种苗木根系可溶性糖和游离氨基酸含量的变化趋势基本一致,均随着水分胁迫强度的增加而持续增高,其中在重度干旱胁迫时,山杏根系可溶性糖含量、游离氨基酸含量分别为20.54 mg/g,1.665μg/g,远高于其他4个树种;随着水分胁迫强度的加剧,其余4个树种侧柏、沙棘、刺槐和柠条的可溶性糖和游离氨基酸含量与对照相比,增幅分别为171.43%,141.13%,131.42%,24.42%和313%,280%,317%,289%。【结论】5个树种在水分胁迫条件下,在诱导自身体内某些溶质的合成和累积,以及干旱胁迫诱导一些特定蛋白质的合成能力上都有较大差异。综合考虑各因素认为,5个树种在合成、累积这3类溶质方面的能力由强到弱依次为山杏>侧柏>刺槐>柠条>沙棘。     

水分胁迫对寒富苹果叶片碳氮代谢的影响

以盆栽"寒富"苹果为试材,研究了不同水分胁迫处理对"寒富"苹果碳氮代谢的影响。结果表明:水分胁迫使"寒富"苹果叶片内可溶性糖、游离氨基酸和可溶性蛋白含量升高,淀粉含量降低,胁迫越严重,变化幅度越大。轻度干旱胁迫提高了"寒富"苹果叶片中性转化酶、酸性转化酶和蔗糖合成酶活性,降低了蔗糖磷酸合成酶、山梨醇脱氢酶、山梨醇氧化酶、硝酸还原酶、亚硝酸还原酶、谷丙转氨酶、谷草转氨酶和谷氨酰胺合成酶的活性;中度、重度干旱胁迫和淹水条件下,中性转化酶、酸性转化酶和蔗糖合成酶降低,蛋白酶活性增加。"寒富"苹果能忍耐轻度和中度干旱胁迫,抗旱性较强。     

根际CO_2浓度对网纹甜瓜生长和根系氮代谢的影响

【目的】探讨根际CO2浓度对网纹甜瓜生育的影响。【方法】采用雾培植株根际通CO2处理方式,在开花结果期对网纹甜瓜进行不同浓度的根际CO2处理,研究根际CO2浓度对网纹甜瓜植株生长和根系氮代谢的影响。【结果】在网纹甜瓜果实发育期间,根际2500μL·L-1和5000μL·L-1CO2浓度处理同350μL·L-1(对照)处理相比,植株生长受到明显抑制。根系硝态氮(NO3--N)含量、氨态氮(NH4+-N)含量、ATP酶活性、硝酸还原酶(NR)活性和谷氨酸脱氢酶(GDH)活性均表现出先增后降的变化趋势,且5000μL·L-1处理变化的幅度大于2500μL·L-1处理。根系中可溶性蛋白质含量、谷氨酰胺合成酶(GS)活性、谷草转氨酶(GOT)活性和谷丙转氨酶(GPT)活性在整个处理期间,均随着根际CO2浓度的升高而降低。根际高浓度CO2使根系伤流液中氨基酸的总量和大部分氨基酸的含量下降。【结论】在网纹甜瓜果实发育期间根际CO2浓度长期达到2500μL·L-1以上时,植株生长和果实发育受到抑制,根系对氮的吸收、代谢能力下降,植株氮循环水平降低。     

人工疏果对‘爱媛28’橘橙果实糖酸含量及代谢基因表达的影响

背景 ‘爱媛28’橘橙是杂交柑橘品种（Citrus nanko × C. amakusa），因其优良的果实品质，受到人们的青睐。疏果是农业生产过程中常用的一种提高果实品质的技术，不仅能使果实体积明显增大，而且还能够增加果实可溶性固形物含量。但是，疏果增加果实可溶性固形物含量的具体机制仍然不清楚。目的 本研究以枳（Poncirus trifoliata）为基砧、椪柑（Citrus reticulata）为中间砧的4年生‘爱媛28’橘橙作为试验材料，探索疏果影响果实糖酸含量变化的具体机制。 方法 在‘爱媛28’果实幼果期进行疏果，每隔半个月左右测定疏果果实与未疏果果实的横纵茎，采样并测量单果重与糖酸含量，选择糖酸含量差异明显的时期测定糖酸代谢相关酶的活性及其对应编码基因的相对表达量。结果 疏果显著增加‘爱媛28’果实在生长中后期的横纵茎和单果重，显著加快果实柠檬酸含量的降解速度，但并未影响果实成熟时最终的柠檬酸含量；显著增加了果实的葡萄糖和蔗糖含量，但对果糖含量没有显著影响。疏果显著增强蔗糖代谢过程中的蔗糖合成酶SSⅡ（合成方向）、蔗糖合成酶SSⅠ（分解方向）、蔗糖磷酸合成酶（SPS）和柠檬酸分解代谢过程中的胞质顺乌头酸酶（Cyt-ACO）、胞浆异柠檬酸脱氢酶（ICDH）和谷氨酰胺合成酶（GS）的活性。疏果显著促进蔗糖代谢过程中CitSS3在早期的相对表达量和CitSPSs在所有时期的相对表达量，以及柠檬酸分解代谢过程中CitACO3、CitNADP-IDH1、CitACLα1/β、CitGAD1和CitGSs在早中期的相对表达量。结论 人工疏果主要通过增强蔗糖合成代谢过程中蔗糖磷酸合成酶的酶活来促进果实可溶性糖的积累，提高柠檬酸分解代谢过程中相关酶的活性和基因表达水平，加快柠檬酸降解，从而在提升果实品质中发挥重要作用。     

The effects of high temperature level on square Bt protein concen-tration of Bt cotton

Higher boll worm survival rates were detected after high temperature presented during square period in Bt cotton. The objective of this study was to investigate the effects of high temperature level on the Bt efficacy of two different types of Bt cotton cultivars at squaring stage. During the 2011 to 2013 cotton growth seasons, high temperature treatments ranged from 34 to 44°C in climate chambers, and field experiments under high temperature weather with various temperature levels were conducted to investigate the effects of the high temperature level on square Bt protein concentration and nitrogen metabolism. The climate chamber experiments showed that the square insecticidal protein contents reduced after 24 h elevated temperature treatments for both cultivars, whereas significant declines of the square insecticidal protein contents were detected at temperature 38°C, and only slightly numerical reductions were observed when temperature below 38°C. Similar high temperature responses were also observed at the two field experimental sites in 2013. Correspondingly, high temperature below 38°C seems have little effect on the square amino acid concentrations, soluble protein contents, glutamic-pyruvic transaminase(GPT) and glutamic-oxalacetic transaminase(GOT) activities as well as protease and peptidase activities; however, when the temperature was above 38°C, reduced soluble protein contents, enhanced amino acid concentrations, decreased GPT and GOT activities, bolstered protease and peptidase activities in square were detected. In general, the higher the temperature is(38°C), the larger the changes for the above compound contents and key enzymes activities of the square protein cycle. The findings indicated that the unstable insect resistance of the square was related to high temperature level during square stage.     

不同DPC(缩节胺)处理对棉花生理生化特性的影响

[目的]研究DPC(缩节胺)浓度处理对棉花生理生化特性的影响.[方法]试验在石河子大学生防研究室进行,以新陆早44号为材料,用6个不同浓度DPC(缩节胺)(0、25、50、100、200和400mg/L)处理棉花,测定棉叶中叶绿素含量、MDA 含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白质含量、游离脯氨酸含量、POD 活性、SOD 活性以及CAT活性的变化.[结果](1)DPC处理前期叶片中叶绿素、游离脯氨酸和可溶性蛋白的含量都高于对照,随着浓度的增大,游离脯氨酸含量和可溶性蛋白质含量逐渐增大.而DPC处理后期叶片中叶绿素和游离脯氨酸含量都低于对照;(2)叶中MDA含量一直低于对照,随着浓度的增大,MDA含量逐渐减小;(3)并不能使棉花叶中可溶性糖含量发生变化;(4)DPC处理前期,SOD活性高于对照,而后期低于对照;DPC处理前期,POD活性和CAT活性低于对照,而后期高于对照.[结论]适当浓度的DPC(缩节胺)处理能增加棉花细胞耐渗透压能力,增强棉花抗胁迫能力,提高棉花叶片的抗旱能力,并提高棉花叶片的光合作用.     

基于三级营养传递Cry1Ac蛋白对普通草蛉酶活力及生长发育的影响

【目的】研究Cry1Ac蛋白通过棉花、棉蚜的传递对普通草蛉酶活性及生长发育的影响,为转Bt基因棉花的安全性评价提供参考和依据。【方法】采用ELISA方法,检测Bt棉、取食Bt棉的棉蚜和捕食棉蚜普通草蛉体内Bt杀虫蛋白含量;通过酶活力测定普通草蛉幼虫取食Bt棉花上棉蚜后其体内的类胰蛋白酶、类胰凝乳蛋白酶和氨肽酶的酶活性;室内生物测定普通草蛉取食Bt棉花上的棉蚜后对其生长发育的影响。【结果】Cry1Ac杀虫蛋白在棉叶中的表达量为788.76 ng/g,远高于棉蚜体内的2.35 ng/g,取食Bt棉花上棉蚜的普通草蛉3龄幼虫体内并未检测到Bt杀虫蛋白;通过三级营养传递的Cry1Ac蛋白对普通草蛉酶活力影响甚微。【结论】棉蚜取食Bt棉花后体内仅能累计微量Cry1Ac蛋白;普通草蛉取食Bt棉花上的棉蚜后,对其体内三种酶活性和生长发育均没有负面影响。     

褐飞虱GSK-3调控糖原与海藻糖代谢的潜在功能

【目的】昆虫胰岛素信号途径能够介导糖原合成酶激酶3（glycogen synthase kinase 3,简称GSK-3或GSK3）调控体内糖原及海藻糖等糖代谢过程,从而控制昆虫的各项生命活动。论文旨在探究糖原合成酶激酶在褐飞虱（Nilaparvata lugens）体内对糖原与海藻糖代谢的调控作用。【方法】首先,基于GSK-3的cDNA编码序列,利用ExPASy工具翻译GSK-3氨基酸序列,预测蛋白分子量大小及等电点（pI）;然后利用SignaIP4.1Server对其信号肽进行分析。其次,以笔者实验室饲养的褐飞虱为研究对象,从4龄开始,每12 h取材,取至成虫48 h。利用Trizol法提取褐飞虱总RNA,根据反转录试剂盒合成第一链DNA,以18S作为内参基因,通过实时荧光定量PCR（qRT-PCR）检测褐飞虱GSK-3在不同龄期mRNA水平上的相对表达量。然后利用RNAi技术,向褐飞虱体内显微注射双链RNA(dsRNA)抑制GSK-3,以注射dsGFP的褐飞虱作为对照组。注射后48 h利用qRT-PCR技术检测GSK-3的表达情况,确定抑制效果。另外,取注射后48 h虫体,分别测定褐飞虱体内海藻糖、葡萄糖、糖原含量及海藻糖酶（trehalase,TRE）活性变化。最后采用qRT-PCR检测胰岛素信号通路胰岛素受体基因(insulin receptor,InR)、类胰岛素多肽基因(insulin-like peptides,Ilps)及海藻糖代谢途径TRE、海藻糖合成酶基因(trehalose-6-phophate synthase,TPS)、糖原磷酸化酶基因(glycogen phosphorylase,GP)、糖原合成酶基因(glycogen synthase,GS)中相关基因的表达,分析GSK-3在胰岛素信号通路及海藻糖代谢途径中的调控作用。【结果】褐飞虱GSK-3开放阅读框为1 914 bp,编码637个氨基酸;预测蛋白分子量为69.25 kD,等电点为9.15,为偏碱性蛋白,无信号肽结构,序列高度保守。发育表达模式结果显示GSK-3在不同发育阶段表达不一致,5龄若虫蜕皮前后低表达。GSK-3的dsRNA注射后48 h,与对照组dsGFP相比,GSK-3表达极显著下降,表明RNA干扰效果明显。糖原含量和两类海藻糖酶活性显著下降,而海藻糖含量显著上升,推测糖原和葡萄糖转化为海藻糖,作为其生理活动的能量来源。qRT-PCR检测发现,当GSK-3表达抑制后48 h,TRE1-2的表达量显著下降,而TRE1-1和TRE2的表达量极显著下降。另外,2个TPS基因、GS以及GP的表达量均极显著下降;胰岛素信号通路的2个InR基因和4个Ilps基因的表达同样被抑制,间接表明InR能够调控GSK-3的表达。【结论】褐飞虱GSK-3低表达后能够通过调控胰岛素信号通路及海藻糖代谢途径相关基因表达来调控糖原及海藻糖代谢。相关研究结果有助于更加全面地探索褐飞虱等昆虫糖原合成酶激酶调控海藻糖及糖类物质平衡的潜在分子机理。