项目名称：害虫暴发成灾的遗传与行为机理首席科学家：康乐中国科学院动物研究所起止年限：2012.1-2016.8依托部门：中国科学院一、关键科学问题及研究内容基于国家重大需求和学科前沿，本项目以水稻、棉花和蔬菜等作物的重大害虫为研究对象，围绕上述关键科学问题，从基因-个体-种群-生态系统等不同层次开展以下3个方面的研究：1、昆虫发育变态的遗传基础过去有许多工作围绕昆虫发育与变态，激素控制发育与变态的框架已经形成，但是对应答激素的基因如何发挥作用知之甚少，分子机制尚不清楚。例如相关的基因如何形成一个调节网络？上游基因如何和中下游基因形成紧密联系的级联反应？最近发现的小分子RNA如何调节基因表达？表达的蛋白如何通过修饰引发功能的改变？一个基因如何通过mRNA拼接发挥多个生物学调节功能？因此，昆虫变态发育的遗传基础着重研究害虫的发育、变态以及生物节律，阐明调节发育、变态、生物节律的关键基因功能及其基因调节网络。这一系列的紧迫科学问题的解决，伴随分子机制的解析，将为寻找害虫防治的靶标基因奠定了基础。2、害虫种群暴发的行为遗传机制基于前期的研究成果，飞蝗型变相关的基因表达谱已经明晰，与神经调控相关的基因功能得到了鉴定，并证明了表观遗传学机制的存在，为进一步的研究指明了方向。但详细的飞蝗两型转变行为遗传机制还有待进一步研究。例如，小RNA的转录组研究表明两型间存在表达差异，暗示了表观遗传学机制在飞蝗型变中起到调控作用。然而，它们是怎样调控型变的？涉及到哪些特征的调控？其它的表观遗传学机制，是否也参与了型变的调控，如DNA甲基化和组蛋白乙酰化等？这些问题尚不清楚。而且，迁飞行为是种群暴发的重要特征，这个过程中环境因子也起到了一定的作用。基于上述分析，本项目拟利用组学的手段（转录组、蛋白质组、代谢组等）大规模筛选与聚群和迁飞行为相关的基因、蛋白和小RNA以及表观调控机制，拟详细研究集群行为相关的神经调控机制，加强迁飞行为相关的诱发因子、定向机制和能量代谢机制的研究内容，开展型变的表观遗传学机制研究，以及种群密度对行为可塑性的影响机制等。通过这些研究，可以在前期研究的基础上，更深入地阐释害虫种群暴发的行为遗传机制，为害虫行为调控提供有用的靶标基因。3、害虫对关键生态因子和食物网内信号物质的适应机理环境中的非生物和生物因子是害虫发生的外因。所以，一方面着重研究害虫对温度变化、温室气体升高等自然环境和杀虫剂使用等人为环境...
