近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)與控制創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在《昆蟲(chóng)科學(xué)》上發(fā)表了題為“The clock gene, period, influences migratory flight and reproduction of the oriental armyworm,   Mythimna separata  （Walker）”的論文，揭示了生物鐘基因在東方粘蟲(chóng)飛行與生殖行為中發(fā)揮重要作用。

 

　　東方粘蟲(chóng) Mythimna separata  （Walker）是我國(guó)玉米、小麥和水稻三大主糧作物上重大遷飛性害蟲(chóng)，自古以來(lái)有“神蟲(chóng)”之稱(chēng)，2020年被列入國(guó)家一類(lèi)農(nóng)作物病蟲(chóng)害名錄，對(duì)國(guó)家糧食安全和生物安全造成重大威脅。每年在我國(guó)廣大地區(qū)呈現(xiàn)季節(jié)性南北往返遷飛危害，遠(yuǎn)距離遷飛和高產(chǎn)卵量是其暴發(fā)成災(zāi)的重要因素。粘蟲(chóng)成蟲(chóng)遷飛和產(chǎn)卵行為主要發(fā)生在夜間，具有明顯的季節(jié)性和晝夜節(jié)律，但關(guān)于粘蟲(chóng)飛行和生殖行為節(jié)律的分子調(diào)控機(jī)制仍未清晰。

 

　　生物鐘基因在各層面對(duì)昆蟲(chóng)的行為、生理及代謝節(jié)律進(jìn)行調(diào)控，是維持個(gè)體生命活動(dòng)的必需因子，也是影響種群動(dòng)態(tài)的關(guān)鍵基因。本研究首先在遷飛型東方粘蟲(chóng)中鑒定出編碼1192個(gè)氨基酸的生物鐘基因  period  （  Msper  ）。定量PCR表明 Msper  表達(dá)具時(shí)空特異性，主要在成蟲(chóng)觸角中表達(dá)，并且隨著光期和暗期產(chǎn)生明顯的節(jié)律性變化。

 

　　利用昆蟲(chóng)自主飛行活動(dòng)監(jiān)測(cè)裝置觀察到注射高效的siRNA后可有效干擾粘蟲(chóng)  Msper 的表達(dá)， Msper  干擾后遷飛型成蟲(chóng)夜間飛行活動(dòng)量顯著減少，且沒(méi)有表現(xiàn)出應(yīng)有的正常夜間飛行活動(dòng)高峰，成蟲(chóng)也無(wú)法完成正常的交配和產(chǎn)卵行為，但當(dāng)  Msper  表達(dá)水平恢復(fù)后，成蟲(chóng)的交配能力及產(chǎn)卵量可恢復(fù)到正常水平。

 

　　該研究首次探討了生物鐘基因在東方粘蟲(chóng)飛行與生殖行為中的調(diào)控作用。鑒于 Msper 在調(diào)控粘蟲(chóng)飛行能力和生殖方面的重要作用，暗示該基因可作為東方粘蟲(chóng)綜合治理中有效的分子靶標(biāo)。

 

　　中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究聯(lián)合培養(yǎng)研究生冀佳悅、張蕾研究員和北京農(nóng)學(xué)院劉悅秋副教授為本文共同第一作者。中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所江幸福研究員為通訊作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金（32072420, 31672019）、國(guó)家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-22）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2017YFD0201802, 2017YFD0201701）和北京市自然科學(xué)基金（6172030）資助。

 

　　原文信息：Ji, J. Y., Liu, Y. Q., Zhang, L., Cheng, Y. X., Stanley, D. Jiang, X. F. （2022） The clock gene, period, influences migratory flight and reproduction of the oriental armyworm, Mythimna separata （Walker）。 Insect science, doi: 10.1111/1744-7917.13132.