氟化物是全球污染物之一,随着现代工业的发展,氟污染严重危害着动植物的健康。美国白蛾(Hyphantria cunea)是世界性检疫害虫,取食多种农林作物给我国农林业造成极大的危害,给多个省市带来了巨大的经济损失。本文以美国白蛾为研究对象,探究了氟化钠对美国白蛾生长发育及能量代谢的影响机制。首先研究了致死中浓度氟化钠处理对美国白蛾6龄幼虫组织(中肠和脂肪体)氧化应激和免疫反应相关酶活性,以及与能量代谢相关的基因表达量、酶活性和物质含量影响。其次,构建了氟化钠半致死剂量处理组和对照组差异表达转录组,比较分析了差异表达基因,在此基础上筛选出美国白蛾铁蛋白基因(HcFerHCH和HcFerLCH),并重点分析了铁蛋白基因对氟化钠胁迫响应机制。主要研究结果如下:1.通过不同浓度氟化钠对4龄第1天的美国白蛾的毒力测定试验,计算出致死中浓度为186μg/m L。采用18E7080小鼠6μg/m L氟化钠处理美国白蛾6龄幼虫,体型减小、体重减轻。进一步研究显示,氟化钠(186μg/m L)处理美国白蛾幼虫中肠和脂肪体均发生氧化应激反应,能量代谢障碍。氟化钠(186μg/m L)处理6龄1 d美国白蛾48 h和72 h,中肠和脂肪体组织的活性氧和脂质过氧化物水平显著升高;抗氧化酶过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性随时间的延长逐渐低于对照组;谷胱甘肽过氧化物酶活性则持续被抑制。一氧化氮合成酶活性及一氧化氮含量降低,造成美国白蛾抵御氟化钠毒性的免疫能力受损,引起氧化应激和免疫反应。此Community media外,氟化钠还影响了美国白蛾幼虫的能量代谢。首先氟化钠通过调节脂肪酸合成关键基因乙酰辅酶A羧化酶基因(Acetyl Co A carboxylase,ACC)和脂肪酸合成酶基因(Fatty acid synthase,FAS)的表达量,抑制中肠和脂肪体中脂肪酸的合成;随着ATP含量显著减少,氟化钠又通过提高脂肪酶活性促进甘油三酯的分解,造成甘油三酯的降低,影响脂质代谢。其次,致死中浓度氟化钠影响了美国白蛾的糖类代谢。在氟化钠胁迫下美国白蛾机体不断调节海藻糖水解酶和海藻糖合成酶的m RNA转录水平及相应的酶活性以适应能量变化。在美国白蛾中肠和脂肪体中,海藻糖和葡萄糖含量呈下降的趋势,氟化钠减少了美国白蛾组织的能量供应,导致昆虫机体对外界压力的抗逆性降低。2.分别构建美国白蛾6龄幼虫在对照(ddH_2O)和氟化钠(186μg/m L)处理下中肠和脂肪体的转录组文库,获得58521条Unigene,对中肠和脂肪体内的DEGs进行KEGG通路富集分析表明差异基因显著富集在铁死亡通路;GO分配DEGs的功能发现其显著富集于铁离子结合功能;筛选获得与铁代谢相关差异基因HcFerHCH和HcFerLCH基因。其中,氟化钠(186μg/m L)抑制了铁蛋白在美国白蛾中肠和脂肪体的表达。在48 h,脂肪体和中肠组织中HcFerHCH的表达量分别为对照组的56.26%和28.76%;72 h时,分别下降为对照组的56.19%和11.12%。而HcFerLCH的脂肪体中的表达量为对照组31.74%～85.74%;在中肠中的表达量仅为对照组的14.74%～30.03%。3.本文克隆获得了2个铁蛋白基因(HcFerHCH和HcFerLCH)全长序列,开放阅读框(ORF)长度为666～690 bp,编码221～229个氨基酸,且两者均有一个信号肽和铁反应元件(IRE),IRE可以折叠成典型的茎环二级结构,其系统发育树表明美国白蛾铁蛋白基因在鳞翅目昆selleck化学虫中具有一定的保守性。采用RT-qPCR技术分析了HcFerHCH和HcFerLCH基因的转录水平,结果显示:HcFerHCH和HcFerLCH基因在美国白蛾各个发育历期和组织中均有表达,在雄成虫和后肠中高表达。4.RNAi技术将HcFerHCH和HcFerLCH基因特异的dsRNA显微注射至美国白蛾幼虫体内,测定不同时间点的HcFerHCH和HcFerLCH的表达水平。结果显示:美国白蛾铁蛋白表达水平在48 h、72 h和96 h均被显著抑制,抑制率为26.18%～99.67%。生物测定基因沉默美国白蛾对氟化钠敏感性结果表明,目的基因被沉默后导致其对杀虫剂的敏感性显著提高,且美国白蛾幼虫的铁含量显著下降,亚铁含量和活性氧(ROS)含量显著上升,造成机体缺铁和氧化应激,致其死亡率显著升高。