中国农业大学本科生“URP”立项申请书

　中国农业大学 本科生“URP” 立项申请书

　 项目名称 环境变化对桃蚜海藻

　糖酶的影响探究

　申 请 人

　陈梦淮

　 工作单位

　 中国农业大学

　联系电话

　 电子信箱 填表日期

　 2019.12.6.

　 中国农业大学教务处制

　项目名称 环境变化对桃蚜海藻糖酶的影响探究 项目起止时间 2020.1.-2020.12. 项目申请人情况 姓名 陈梦淮 性别 女 出生日期 2000.11.18 最后学历与学位 本科在读 专业技术职务 学生 从事专业 植物保护专业 一、

　项目概况 桃蚜 Myzus persicae

　(Sulzer)，属半翅目，蚜科，是广食性害虫，寄主植物约有 74科 285 种。可以转主寄生；生活周期短、繁殖量大；除刺吸植物体内汁液，还可分泌蜜露，引起煤污病；影响植物正常生长；更重要的是传播多种植物病毒，危害巨大。

　桃蚜在华北地区一年可发生 10 余代，在长江流域一年发生 20-30 代，繁殖量巨大的原因与其能够进行孤雌生殖和翅型分化有关。孤雌生殖是指桃蚜的雌性个体产下的卵不经雄性受精就能发育成完整新个体，这种生殖方式促进了桃蚜种群的暴发危害。前期研究发现，桃蚜的生殖器官发育、胚胎发育和后代翅型分化与海藻糖酶基因的表达有关。

　桃蚜体内的海藻糖能保护生物分子免受伤害，还能抵御冲击负荷保护细胞活性和降解酶的活性，并且能在海藻糖酶的作用下分解为葡萄糖，为桃蚜提供所需的能量，在桃蚜处于逆境时发挥重要的生理作用。还有研究发现，在有桃蚜寄生的植物体内，海藻糖的含量会增加，故分解海藻糖的海藻糖酶是桃蚜体内重要的消化酶，在桃蚜的能量代谢中起到关键作用。除此之外，海藻糖酶还能够主要通过调控几丁质合成途径来控制桃蚜的蜕皮过程。

　通过基因克隆、蛋白纯化和酶活性测定结果发现昆虫体内存在两种不同类型海藻糖酶

　基因，根据是否存在跨膜结构或者潜在跨膜结构，可以分为可溶性海藻糖酶基因和具有跨膜结构的膜结合型海藻糖酶基因。

　目前海藻糖酶调控几丁质合成的研究很多，但是对于海藻糖是怎样通过控制血糖的平衡来调控昆虫的生长发育方面的研究较少。研究发现，通过 RNAi 抑制甜菜夜蛾 TPS 的表达后，60 h 内 65.14%的甜菜夜蛾身体变软继而死亡。以上结果表明海藻糖的合成和降解受到抑制后，能够影响几丁质合成和能量代谢等途径，从而调控昆虫的正常生长发育和变态等过程。

　桃蚜的海藻糖酶活性受温度、光照、激素调节(保幼激素、蜕皮激素、报警信息素等)、食物条件的影响。本项目通过转录组测序结合前人报道，利用核酸型纳米载体携带 dsRNA在桃蚜上建立一种 RNAi 体壁渗透系统，干扰海藻糖酶基因，验证海藻糖酶基因在调控糖代谢中的作用。

　二、 实施计划及方案( 明确各个环节对培养学生创新能力的具体思路 及考核办法) 1. 探究不同条件对海藻糖基因表达的影响(约用时三个月) 通过设置影响海藻糖酶基因表达的关键影响因子(温度、光照、食物条件、激素调节等)，调控桃蚜的糖代谢，比较不同情况下桃蚜的习性，统计后代表型或数量等特征；完成相关糖含量测定，以及基因表达量变化。

　2.调控桃蚜海藻糖酶表达的关键基因的筛选(约用时三个月) 从 NCBI 和桃蚜转录组中筛选相关海藻糖酶基因， 并对海藻糖酶基因进行生物信息分析，挖掘潜在信息，学习基础分子生物学技术。

　3. 利用核酸型纳米载体携带关键基因 dsRNA 验证其在桃蚜海藻糖代谢中的作用 (约用时三个月) 体外合成调控海藻糖酶表达的潜在关键基因的 dsRNA，在桃蚜上建立一种纳米载体介导的

　dsRNA 体壁渗透系统；对潜在关键基因进行 RNAi，评价其在桃蚜海藻糖酶表达中的关键作用；统计蚜虫相关表型(体重、后代数量等)。

　4.完成结果整理和论文撰写(约用时三个月)

　三、 项目实施的基础和条件 1、研究基础：实验室目前饲养多种蚜虫，主要关注蚜虫表型可塑性方面的研究，在生殖方式转变、翅型分化等领域有一定的研究基础；实验室具备基础分子生物学技术，在转录组数据分析、基因干扰等方面具备丰富的经验；实验室已经在蚜虫上建立了一种高效简便的RNAi 技术，直接通过核酸型纳米载体携带 dsRNA 通过体壁渗透技术可以高效干扰蚜虫基因表达，解决了蚜虫 RNAi 效率低、不稳定等技术瓶颈。

　2、研究条件：申请人已经在实验室跟着师兄师姐做了半年有关桃蚜的实验，有导师和师兄师姐作引领和指导，对于相关的研究前沿和发展方向相对熟悉，项目有一定可行性。另外，本项目将依托昆虫发育实验室的研究平台，实验设备齐全，可以保证实验的顺利实施。

　四、 学生提交的 成果 1、详细的数据统计和分析 2、筛选出的关键基因 3、相关学术论文或研究报告

　五 、经费 预算 1、种植萝卜苗用于饲养桃蚜 2、荧光定量 PCR 检测、核酸型纳米载体的合成、关键基因的 RNAi 需要相应设备及购买试剂耗材(dsRNA 合成试剂盒、荧光定量相关酶、反转录试剂盒等)，以满足分子生物学技

　术条件。

　总预算约 10000 元

　六、学院 URP 领导小组意见

　 签字 (盖章)

　 年

　月

　日