茶足柄瘤蚜繭蜂蛹滯育過程中胰島素信號通路及其相關(guān)途徑的初探

劉 敏，韓海斌，劉愛萍*，高書晶，徐林波，黃海廣

(1. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，呼和浩特 010000；2. 內(nèi)蒙古自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，呼和浩特 010000)

茶足柄瘤蚜繭蜂LysiphlebustestaceipesCresson，隸屬膜翅目Hymenoptera蚜繭蜂科Aphidiidea，是一種寄生性昆蟲，可寄生于多種蚜蟲，包括麥二叉蚜SchizaphisgraminumRondani、棉蚜AphisgossypiiGlover、玉米蚜RhopalosiphummaidisFitch、大豆蚜AphisgylcniesMatsumura等經(jīng)濟(jì)作物上的重要害蟲和危害豆科牧草及沙生植物的主要蚜蟲-苜蓿蚜AphiscraccivoraKoch(Rodrigues and Bueno, 2001; Silvaetal., 2008; 劉興龍等，2009)，是優(yōu)良的天敵昆蟲。

在生物體內(nèi)，胰島素信號通路(Insulin signaling pathway)是一條非常重要的信號通路，通過調(diào)節(jié)糖代謝、脂代謝和蛋白質(zhì)代謝，從而影響生物的生長、代謝、生殖、衰老等過程(Wu and Brown, 2006)。在昆蟲體內(nèi)，存在與脊椎動(dòng)物胰島素序列相似的蛋白，通常命名為胰島素樣蛋白(Insulin-like peptides, ILPs)。除埃及伊蚊AedesaegyptiILP3外，昆蟲胰島素樣蛋白只有一個(gè)受體-胰島素受體(Insulin receptor，INSR或IR)(Wenetal., 2010)。

胰島素樣蛋白與胰島素受體結(jié)合后，胰島素信號啟動(dòng)，激活的受體緊接著磷酸化胰島素受體底物(Insulin receptor substrate，IRS)；繼而激活兩條主要通路，第一條通路是通過磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylisonsitol 3-kinase，PI3K)，激活蛋白激酶B(protein kinase B，PKB/Akt)，蛋白激酶B磷酸化下游的靶標(biāo)蛋白，如叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O家族FoxO(Forkhead box-containing protein, FoxO)，來達(dá)到調(diào)節(jié)的目的，從而影響生命體的代謝調(diào)控過程，如糖代謝、脂類合成和基因表達(dá)等(Frame and Cohen, 2001; Tzivion and Hay, 2011; Leto and Saltiel, 2012)。FoxO轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子是胰島素信號通路中的關(guān)鍵分子，無刺激因子時(shí)，F(xiàn)oxO停留在細(xì)胞核中，處于去磷酸化狀態(tài)，細(xì)胞核中的FoxO轉(zhuǎn)錄因子可以與相關(guān)的靶基因結(jié)合從而影響細(xì)胞周期、細(xì)胞凋亡、延長壽命、新陳代謝和應(yīng)激反應(yīng)、能量需求等(Accili and Arden, 2004)如果FoxO不能完成磷酸化，則會(huì)影響昆蟲生長甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡(Rhodes and White, 2002)；第二條通路是通過Ras(rat sarcoma, Ras)調(diào)控有絲分裂原激活的蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)信號路徑(Taniguchietal., 2006；Slacketal., 2015)，最終調(diào)控細(xì)胞內(nèi)的蛋白合成和細(xì)胞增殖分化(Cantley, 2002)。

滯育是昆蟲的一種生命現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為在特定時(shí)期發(fā)育停滯，不食不動(dòng)，新陳代謝降低，是昆蟲在漫長進(jìn)化中長期適應(yīng)不良自然環(huán)境而獲得的一種生存本領(lǐng)(徐衛(wèi)華，1994)。滯育的生理指標(biāo)不僅僅表現(xiàn)在發(fā)育停止，也體現(xiàn)在行為方式轉(zhuǎn)變、代謝抑制以及對逆境抵抗力增強(qiáng)(And and Tauber，1976；Denlinger, 2002)。通過誘導(dǎo)茶足柄瘤蚜繭蜂滯育，可以延長其產(chǎn)品的貨架期。滯育的分子機(jī)理十分復(fù)雜，這一生理現(xiàn)象是眾多信號通路協(xié)同作用而形成的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)，接收來自感覺神經(jīng)元的各種環(huán)境信息，如溫度、光照、水分、食料等，再通過信號傳導(dǎo)作用于各組織器官而影響代謝、生殖、抗性等，最終調(diào)控滯育的形成和維持。

胰島素信號通路和FoxO是控制滯育的關(guān)鍵，影響昆蟲的代謝和脂質(zhì)儲(chǔ)存，使卵巢發(fā)育停滯，提高越冬存活率。在短日照下，胰島素信號通路被關(guān)閉，并且解除對下游FoxO的抑制，從而導(dǎo)致脂質(zhì)的積累，呈現(xiàn)出滯育狀態(tài)，胰島素信號通路在其他休眠形式中也表現(xiàn)出相同的作用機(jī)制(安濤，2015)。

在雙翅目昆蟲果蠅Drosophilamelanogaster中，胰島素信號通路異常可致使成蟲滯育(Sim and Denlinger, 2013)。將哺乳動(dòng)物胰島素注射給歐洲粉蝶Pierisbrassicae(Arpagaus, 1987)的蛹后，粉蝶滯育終止并恢復(fù)正常發(fā)育。敲除果蠅PI3K(Dp110)后，果蠅滯育率升高，而在神經(jīng)系統(tǒng)中過表達(dá)Dp110，滯育率會(huì)呈現(xiàn)下降趨勢。滯育的雌尖音庫蚊Culexpipiens體內(nèi)儲(chǔ)備脂肪大量，卵巢停止發(fā)育；而干擾未滯育雌蚊的胰島素受體，其卵巢也停止發(fā)育；胰島素樣蛋白1和胰島素樣蛋白5在將要滯育的雌蚊中的表達(dá)量比雄性低，敲除胰島素樣蛋白1，未滯育雌蚊卵巢停止發(fā)育(Williams and Sokolowski, 2009)。這些研究表明，未激活的胰島素信號通路可引發(fā)滯育，激活后滯育終止或緩解。

由此可以看出，胰島素信號通路在滯育進(jìn)程中起到關(guān)鍵作用，茶足柄瘤蚜繭蜂蛹滯育的研究中，胰島素信號通路及其相關(guān)途徑起到什么作用，是否與已研究的結(jié)果相符，仍有待探討。本實(shí)驗(yàn)通過對茶足柄瘤蚜繭蜂滯育蛹與非滯育蛹進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序，重點(diǎn)研究與胰島素信號通路及其相關(guān)途徑有關(guān)的基因在滯育狀態(tài)與非滯育狀態(tài)下表達(dá)量的差別，從而探索胰島素信號通路及其相關(guān)途徑在茶足柄瘤蚜繭蜂滯育過程中所起的作用，旨在為茶足柄瘤蚜繭蜂等小型寄生蜂提供滯育機(jī)理研究的方向，為害蟲防治提供新思路。在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，可以通過尋找胰島素替代物來取代傳統(tǒng)通過溫光等環(huán)境條件誘導(dǎo)昆蟲滯育的方式，來控制寄生蜂滯育，從而更高效地應(yīng)用天敵昆蟲防治害蟲。

1 材料與方法

1.1 供試蟲源、供試寄主植物與滯育誘導(dǎo)

茶足柄瘤蚜繭蜂、寄主蚜蟲苜蓿蚜采自中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所沙爾沁基地，供試寄主植物為蠶豆Viciafaba。

苜蓿蚜采自基地的羊柴Hedysarummongolicum植株上，并轉(zhuǎn)接在室內(nèi)的水培蠶豆苗上繁殖，接蟲后對蠶豆苗進(jìn)行籠罩(100目防蟲網(wǎng)籠，55 cm×55 cm×55 cm)，確保苜蓿蚜未被天敵寄生，試驗(yàn)用2～3齡的苜蓿蚜若蚜作為寄主，在溫室內(nèi)飼養(yǎng)5代以上作為供試蟲源。

從基地采集被寄生的苜蓿蚜僵蚜，從中挑取未羽化破殼的僵蚜置于人工氣候箱,溫度25±1℃，相對濕度70%±1%，光周期L ∶D=14 h ∶10 h條件下培養(yǎng)，待蜂羽化后，挑選茶足柄瘤蚜繭蜂轉(zhuǎn)移至試管(10 cm×3 cm)內(nèi)，用20%蜂蜜水作為補(bǔ)充營養(yǎng)，接入具有苜蓿蚜的蠶豆苗上，建立茶足柄瘤蚜繭蜂種群作為供試蟲源，并在室溫下用苜蓿蚜有效擴(kuò)繁10代以上。

在室溫下養(yǎng)蟲籠中將剛羽化成蜂按1 ∶100的蜂蚜比釋放成對茶足柄瘤蚜繭蜂，根據(jù)實(shí)驗(yàn)室前期研究基礎(chǔ)可知，苜蓿蚜若蚜被茶足柄瘤蚜繭蜂寄生后，寄生蜂卵繼續(xù)發(fā)育120 h，此時(shí)僵蚜體內(nèi)寄生蜂處于高齡幼蟲(3～4齡)階段，高齡幼蟲為茶足柄瘤蚜繭蜂感受滯育信號的敏感蟲態(tài)，將此時(shí)的僵蚜放入人工氣候箱中進(jìn)行滯育誘導(dǎo)。高齡幼蟲處于滯育環(huán)境條件時(shí)，并不會(huì)立刻停止發(fā)育，而是繼續(xù)發(fā)育一段時(shí)間，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，當(dāng)發(fā)育至蛹時(shí)，便不再繼續(xù)發(fā)育(孫程鵬，2018)。本實(shí)驗(yàn)中，誘導(dǎo)茶足柄瘤蚜繭蜂滯育的溫光組合為溫度8℃、光周期L ∶D=8 h ∶16 h，誘導(dǎo)時(shí)長為30 d。選取經(jīng)過30 d滯育誘導(dǎo)的僵蚜進(jìn)行解剖，選擇蟲態(tài)是蛹的茶足柄瘤蚜繭蜂進(jìn)行收集，以獲得滯育組樣品；苜蓿蚜若蚜被茶足柄瘤蚜繭蜂寄生后，放置在25±0.5℃、RH 70%±5%、光周期L ∶D=14 h ∶10 h、光照強(qiáng)度8 800 Lx(人工氣候箱，上海一恒公司MGC-HP系列)條件下，寄生蜂卵繼續(xù)發(fā)育168 h(此時(shí)蚜繭蜂處于蛹態(tài))，對僵蚜進(jìn)行解剖，挑選飽滿、有活力的蛹作為正常發(fā)育組樣品。

1.2 測序和組裝

茶足柄瘤蚜繭蜂滯育組與非滯育組的轉(zhuǎn)錄組測序工作由北京諾禾致源科技股份有限公司完成。測序進(jìn)行3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，共構(gòu)建6個(gè)文庫。測序完成后，經(jīng)數(shù)據(jù)預(yù)處理，采用Trinity(Grabherretal., 2011)對clean reads進(jìn)行拼接。

1.3 序列篩選

1) 拼接得到的茶足柄瘤蚜繭蜂轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果與Nr數(shù)據(jù)庫進(jìn)行Blastx比對(將核酸序列翻譯為蛋白，再進(jìn)行比對)，篩選條件E-value<1e-5，得到注釋基因。

2) 應(yīng)用每個(gè)樣本的RPKM (reads per kilo base of exon model per million mapped reads)，以每個(gè)樣本的總表達(dá)量為內(nèi)標(biāo)進(jìn)行Fisher-test差異檢驗(yàn)，將正常發(fā)育組和滯育組轉(zhuǎn)錄組結(jié)果進(jìn)行比較，采用FDR與表達(dá)差異倍數(shù)Fold-Change方法進(jìn)行差異基因挑選，篩選條件為：FDR≤0.05，F(xiàn)old-change≥2。

3) 對篩選到的差異基因進(jìn)行序列提取。

1.4 功能注釋

將篩選到的序列與KEGG數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對。KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)是有關(guān)Pathway的主要公共數(shù)據(jù)庫(Kanehisa, 2008)。Pathway顯著性富集分析以KEGG Pathway為單位，應(yīng)用超幾何檢驗(yàn)，找出差異基因相對于所有有注釋的基因顯著富集的pathway。該分析的計(jì)算公式:

在這里N為所有基因中具有pathway注釋的基因數(shù)目；n為N中差異表達(dá)基因的數(shù)目；M為所有基因中注釋為某特定Pathway的基因數(shù)目；m為注釋為某特定Pathway的差異表達(dá)基因數(shù)目。FDR≤0.05的Pathway定義為在差異表達(dá)基因中顯著富集的Pathway，使用KOBAS(2.0)，設(shè)置參數(shù)—fdr為BH(即使用BH校正)進(jìn)行Pathway富集分析。

2 結(jié)果與分析

對茶足柄瘤蚜繭蜂蛹進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，KEGG注釋到的與胰島素信號通路相關(guān)的基因有64個(gè)，與該通路相關(guān)的滯育組與非滯育組差異表達(dá)基因有31個(gè)。胰島素信號通路激活的重要途徑有兩條，分別是PI3K途徑和MAPK途徑，胰島素信號主要通過這兩條途徑傳遞。胰島素(INS)激活胰島素受體(INSR)，胰島素受體磷酸化形成胰島素受體底物(IRS)，磷酸化的胰島素受體底物可以激活PI3K和RAS，激活的物質(zhì)不同，也決定了進(jìn)入不同的信號傳導(dǎo)途徑。PI3K激活后，促使磷脂酰肌醇三磷酸(PIP3)的生成，而PIP3被認(rèn)為是胰島素的第二信使，PI3K與細(xì)胞內(nèi)含有Pleckstrin Homology(PH)結(jié)構(gòu)域的信號蛋白PDK1/2結(jié)合，繼續(xù)磷酸化導(dǎo)致Akt活化，調(diào)節(jié)下游靶標(biāo)蛋白(如FoxO, GSK3, GLUT等)影響糖代謝、脂類合成等。磷酸化的受體底物L(fēng)AR間接結(jié)合并磷酸化含有src同源區(qū)2(SH2)結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)SHC后，再激活GRB2，GRB2與SOS結(jié)合使之活化，激活的SOS即可與膜上的Ras相結(jié)合。Ras使Raf定位于質(zhì)膜，激活其活性，Raf結(jié)合并磷酸化MEK1/2使之激活，繼續(xù)進(jìn)行信號傳導(dǎo)，調(diào)控MAPK通路，最終達(dá)到調(diào)控蛋白合成、細(xì)胞增殖分化的目的(圖1)。分別有55個(gè)和28個(gè)差異表達(dá)基因與PI3K途徑和MAPK途徑相關(guān)，與胰島素信號通路密切相關(guān)的FoxO信號通路，共有21個(gè)差異表達(dá)基因(表1)，由于基因數(shù)量較大，根據(jù)前人的研究，挑選出與信號通路密切相關(guān)的部分基因進(jìn)行分析。參與上述4條信號通路的基因有Sos,FASN,TSC1,JNK,Rac1,PRKAB,Akt,NLK等基因。在這些基因中，除PRKAB基因上調(diào)表達(dá)外，其他基因均下調(diào)表達(dá)。它們與茶足柄瘤蚜繭蜂滯育密切相關(guān)，共同影響茶足柄瘤蚜繭蜂蛹的滯育，主要體現(xiàn)在影響蟲體能量代謝、脂質(zhì)積累、細(xì)胞增殖等方面。

圖1 差異基因在胰島素信號通路富集的通路圖Fig.1 Pathway map of differentially expressed genes enrichment in insulin signaling pathway注：包含上調(diào)基因的KO節(jié)點(diǎn)邊框標(biāo)紅色，包含下調(diào)基因的KO節(jié)點(diǎn)邊框標(biāo)綠色，包含上下調(diào)的邊框標(biāo)黃色；實(shí)心箭頭代表分子間的相互作用或關(guān)系，圓圈代表化學(xué)分子；方框-實(shí)心箭頭-圓圈相連，代表表達(dá)；方框-實(shí)心箭頭-豎線-圓圈相連，代表抑制；方框-虛線箭頭-圓圈相連，代表間接作用；直線-方框-實(shí)心箭頭-圓圈-直線-方框-實(shí)心箭頭相連，代表兩個(gè)連續(xù)的反應(yīng)步驟；帶箭頭的直線上標(biāo)有“+P”代表磷酸化，標(biāo)有“-P”代表去磷酸化。Note：The KO node border containing the up-regulated genes is red, the KO node border containing the down-regulated genes is green, and the border containing the up-and-down regulated is yellow; a solid arrow represents an interaction or relationship between molecules and a circle represents a chemical molecule; box-solid arrow-circle linked, for expression; box-solid arrow-vertical line-circle linked, for inhibition; box-dashed arrow-circle linked, representing indirect action; line-box-solid arrow-circle-straight line-box-solid arrow linked, representing two consecutive reaction steps; lines with arrows are marked “+p” for phosphorylation and “-p”for dephosphorylation.

表1 胰島素信號通路相關(guān)路徑差異表達(dá)基因情況

3 結(jié)論與討論

鑒于胰島素樣蛋白在昆蟲生長發(fā)育、代謝、生殖以及衰老等生命活動(dòng)中的重要性，本文對茶足柄瘤蚜繭蜂滯育組蛹與非滯育組蛹進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測序研究，篩選出與胰島素信號通路相關(guān)及相關(guān)途徑的基因，并對其功能進(jìn)行探索。研究結(jié)果為深入挖掘胰島素信號通路及其相關(guān)途徑有關(guān)基因的功能奠定基礎(chǔ)。對果蠅(Tateretal., 2001；Williamsetal., 2006)，庫蚊Culexpipiens(Sim and Denlinger, 2008)和線蟲Caenorhabditiselegans(Leeetal., 2001)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，胰島素信號可能是調(diào)控滯育的主要發(fā)育通路。胰島素信號受抑制后，會(huì)導(dǎo)致這些生物體發(fā)育停滯。敲除果蠅編碼胰島素樣蛋白、胰島素受體和胰島素受體底物的基因，或者過表達(dá)下游轉(zhuǎn)錄因子dFoxO，或者使用PIP3抑制劑PTEN，這些措施都能抑制胰島素信號，最終導(dǎo)致壽命延長(Clancy, 2001)。敲除滯育昆蟲的FoxO后，脂質(zhì)積累立刻終止(Sim and Denlinger, 2008)。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，參與胰島素信號通路，PI3K-Akt信號通路，F(xiàn)oxO信號通路，MAPK信號通路的重要基因，Sos、FASN、TSC1、JNK、PRKAB等基因在滯育的茶足柄瘤蚜繭蜂蛹中呈現(xiàn)不同程度的上調(diào)或下調(diào)表達(dá)。

Sos(Son of sevenless)基因最早在果蠅復(fù)眼神經(jīng)發(fā)育中發(fā)現(xiàn)。該基因轉(zhuǎn)錄翻譯成178 kDa的蛋白，在果蠅各個(gè)發(fā)育期均有表達(dá)。遺傳學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，表皮生長因子結(jié)合細(xì)胞生長因子受體激活結(jié)合蛋白GRB2，將Sos固定到膜上，隨后Sos作為轉(zhuǎn)化因子激活Ras綁定GDP形成GTP。從而開啟下游的一系列級聯(lián)蛋白磷酸化，最終激活MAPK信號通路。茶足柄瘤蚜繭蜂滯育蛹中Sos基因的下調(diào)表達(dá)，勢必會(huì)導(dǎo)致MAPK信號通路受到抑制。ERK是MAPK家族成員，在豆長刺螢葉甲Atrachyamenetriesi應(yīng)對低溫脅迫和家蠶Bombyxmori調(diào)節(jié)胚胎滯育過程中起作用(Fujiwaraetal., 2006; Kidokoroetal., 2006)。研究人員發(fā)現(xiàn)，在家蠶滯育過程中，ERK通路調(diào)節(jié)類固醇和山梨醇的合成物，來終止家蠶幼蟲的滯育(Fujiwaraetal., 2006)。Iwata發(fā)現(xiàn)ERK與家蠶滯育與再次發(fā)育有關(guān)(Iwataetal., 2005)。因此推測，在低溫條件下，Sos對MAPK信號通路的影響主要是影響ERK活性。ERK通過參與昆蟲在低溫條件下的代謝，控制山梨醇、甘油等醇類物質(zhì)的合成，來給出逆境保護(hù)措施，從而協(xié)助昆蟲度過難關(guān)或逆境。茶足柄瘤蚜繭蜂滯育蛹中Sos基因?qū)τ绊慐RK在耐寒機(jī)制中的作用，還需要進(jìn)一步的探究。

PRKAB屬AMPK家族。AMPK指AMP激活的蛋白激酶(AMP-activated protein kinase)，在真核生物中廣泛存在，屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。AMPK能感知能量代謝狀態(tài)的改變，并通過影響細(xì)胞物質(zhì)代謝的多個(gè)環(huán)節(jié)，來維持細(xì)胞能量供求平衡。滯育昆蟲在能量來源緊缺的情況下，能夠高效利用能量是非常重要的。昆蟲通過在滯育準(zhǔn)備階段儲(chǔ)存能源物質(zhì)，滯育過程中降低代謝，來滿足在滯育過程中的能量需求。積累充足的能源物質(zhì)不僅可以幫助昆蟲成功度過不良環(huán)境進(jìn)入滯育階段，還可以為滯育結(jié)束后的發(fā)育過程提供能量。營養(yǎng)物質(zhì)利用在滯育階段是一個(gè)變化的過程，昆蟲能夠根據(jù)自身能量的積累情況調(diào)節(jié)是否進(jìn)入滯育以及滯育持續(xù)的時(shí)間(Hahn and Denlinger, 2011)。目前有實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，AMPK可調(diào)控Rac1(Leeetal., 2008)。Rac1, Ras相關(guān)的C3肉毒素底物1 (ras-related C3 botulinum toxin substrate 1)，是Rho GTP酶超家族里Rac亞家族中的一員。Rho GTP酶可以在有活性GTP結(jié)合形式和無活性GDP結(jié)合形式之間循環(huán)，Rac蛋白也如此。正是這兩種活性形式間的轉(zhuǎn)換使得Rac1成為細(xì)胞內(nèi)重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子。滯育的茶足柄瘤蚜繭蜂蛹中，Rac1基因下調(diào)表達(dá)，Rac1的激活受到抑制，因此細(xì)胞增殖受到抑制，這與茶足柄瘤蚜繭蜂在滯育期間形態(tài)不發(fā)生變化一致。所以本研究推測Rac1與茶足柄瘤蚜繭蜂滯育及再次發(fā)育相關(guān)，但具體怎么影響還需要進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

PRKAB基因在茶足柄瘤蚜繭蜂滯育蛹中上調(diào)表達(dá)，說明AMPK與茶足柄瘤蚜繭蜂的滯育相關(guān)，本研究推測，AMPK主要影響滯育過程中茶足柄瘤蚜繭蜂的能量代謝。滯育過程中，AMPK可通過抑制脂肪酸氧化、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)等，減少ATP的產(chǎn)生，使代謝減緩；同時(shí)，通過促進(jìn)糖原、脂肪、膽固醇的合成，保證有足夠ATP以滿足生命活動(dòng)所需要的能量。胰島素信號參與哺乳動(dòng)物的糖代謝和脂類代謝的調(diào)控，因此推測胰島素樣蛋白也可能參與調(diào)控昆蟲滯育過程中的能量積累。

在滯育的茶足柄瘤蚜繭蜂胰島素信號通路中，脂肪酸合成酶(Fatty acid synthase, FASN)是催化脂肪酸合成的一種結(jié)合酶，F(xiàn)ASN基因下調(diào)表達(dá)，說明在滯育過程中，脂肪積累減少。在對庫蚊的研究中發(fā)現(xiàn)，在滯育準(zhǔn)備階段，庫蚊增加糖類攝取，積累更多脂肪(Denlinger, 2005)。敲除FoxO后，庫蚊雌蟲不能像滯育過程中積累大量脂肪(Sim and Denlinger, 2008)，將非滯育雌蟲個(gè)體的胰島素受體基因敲除后，卵巢發(fā)育受到抑制，促進(jìn)滯育。干擾胰島素信號，果蠅終止生殖發(fā)育并增加能源物質(zhì)儲(chǔ)存(Tatar, 2001)。由此可以認(rèn)為，胰島素信號在茶足柄瘤蚜繭蜂脂肪積累中起著關(guān)鍵作用。

本研究重點(diǎn)對胰島素信號通路及相關(guān)途徑中的一些基因與昆蟲滯育的關(guān)系進(jìn)行分析，明確胰島素在昆蟲中的作用。對天敵昆蟲進(jìn)行滯育誘導(dǎo)通常采用溫光周期共同調(diào)控的傳統(tǒng)方式，本研究找到了胰島素信號通路中與滯育相關(guān)的基因，從基因水平對昆蟲進(jìn)行滯育誘導(dǎo)提供了新思路，同時(shí)對尋找胰島素替代物施用于害蟲進(jìn)行生物防治也具有重要意義。但要明確，在昆蟲中并不是單一信號通路對生物功能起作用，而是多種通路相互交錯(cuò)，共同發(fā)揮作用。信號通路對昆蟲滯育滯育的影響，還需要進(jìn)一步研究。