这篇文档属于类型a，即报告了一项单一原创研究。以下是对该研究的学术报告：

主要作者及研究机构

本研究的作者包括Jun-Jie Chen、Xiao-Xiao Liu、Peng-Hui Guo、Nicholas M. Teets、Jin-Cheng Zhou、Wan-Bin Chen、Qiao-Zhi Luo、Nipapan Kanjana、Yu-Yan Li和Li-Sheng Zhang。研究主要由中国农业科学院植物保护研究所的植物病虫害生物学国家重点实验室和美国肯塔基大学昆虫学系合作完成。该研究发表于International Journal of Biological Macromolecules，于2023年11月17日在线发布。

学术背景

本研究聚焦于昆虫的滞育调控机制，特别是通过胰岛素信号通路对七星瓢虫（Coccinella septempunctata）的生殖滞育进行调控。滞育是昆虫在不利季节中通过暂时停止发育和降低代谢来生存的一种生态适应机制。生殖滞育主要表现为卵黄生成蛋白（Vitellogenin, Vg）基因表达的抑制和卵巢发育的停滞，这通常由保幼激素（Juvenile Hormone, JH）水平的降低引起。除了JH信号通路，胰岛素信号通路也被认为是调控昆虫滞育的重要机制之一。然而，胰岛素信号通路及其下游转录因子叉头框O（Forkhead Box O, FoxO）在七星瓢虫滞育中的作用尚不明确。因此，本研究旨在揭示胰岛素信号通路和FoxO在七星瓢虫滞育中的调控机制，为生物防治中七星瓢虫的长期储存和运输提供理论依据。

研究流程

本研究包括以下几个主要步骤：

1. 昆虫饲养与样本准备
   研究团队在实验室条件下饲养七星瓢虫，分别在正常发育条件（24°C，16小时光照：8小时黑暗）和滞育诱导条件（18°C，10小时光照：14小时黑暗）下进行培养。为了评估胰岛素受体（CsinR）和FoxO（CsFoxO）基因在不同阶段的表达，研究采集了刚羽化的成虫（NE）、滞育诱导10天的雌虫（D10）和正常发育10天的雌虫（N10）作为样本。

2. 基因克隆与序列分析
   研究团队从七星瓢虫的转录组数据库中鉴定出CsFoxO基因的片段，并通过PCR技术克隆了该基因的全长序列。通过序列比对和进化树分析，研究了CsFoxO的保守结构域及其与其他昆虫FoxO蛋白的进化关系。

3. 基因表达分析
   使用实时荧光定量PCR（qRT-PCR）技术，检测了CsinR和CsFoxO基因在不同发育阶段的表达水平。结果显示，与正常发育的雌虫（N10）相比，滞育诱导的雌虫（D10）中CsinR基因的表达显著下调，而CsFoxO基因的表达显著上调。

4. 外源胰岛素注射实验
   为了验证胰岛素信号通路在滞育中的作用，研究团队对滞育诱导的雌虫注射了牛胰岛素，并观察了其对卵巢发育和基因表达的影响。结果显示，外源胰岛素注射显著促进了卵巢发育和Vg基因的表达，同时抑制了CsFoxO基因的表达，并激活了Kr-h1基因的表达。

5. RNA干扰实验
   研究使用RNA干扰（RNAi）技术分别沉默CsinR和CsFoxO基因，观察其对卵巢发育和JH水平的影响。结果显示，沉默CsinR基因导致卵巢发育停滞、Vg基因表达下调、JH水平降低，同时CsFoxO基因表达上调。而沉默CsFoxO基因则促进了卵巢发育和Vg基因的表达，但对Kr-h1基因和JH水平没有显著影响。

6. JH含量测定
   使用酶联免疫吸附测定（ELISA）技术，检测了RNAi实验后七星瓢虫体内JH的含量。结果显示，沉默CsinR基因显著降低了JH水平。

7. 显微镜观察
   通过显微镜观察了RNAi和外源胰岛素注射后七星瓢虫卵巢的发育情况，并测量了卵巢的大小和卵黄沉积情况。

主要结果

1. 基因表达分析
   结果显示，滞育诱导的雌虫（D10）中CsinR基因的表达显著低于正常发育的雌虫（N10），而CsFoxO基因的表达显著高于N10。这表明胰岛素信号通路在滞育诱导阶段被显著抑制，而CsFoxO基因的激活可能与滞育相关。

2. 外源胰岛素注射实验
   外源胰岛素注射显著促进了滞育诱导雌虫的卵巢发育和Vg基因的表达，同时抑制了CsFoxO基因的表达，并激活了Kr-h1基因的表达。这表明外源胰岛素可以通过激活胰岛素信号通路和JH信号通路来逆转滞育。

3. RNA干扰实验
   沉默CsinR基因导致卵巢发育停滞、Vg基因表达下调、JH水平降低，同时CsFoxO基因表达上调。这表明胰岛素信号通路的抑制会激活CsFoxO基因，从而导致滞育表型。而沉默CsFoxO基因则促进了卵巢发育和Vg基因的表达，但对Kr-h1基因和JH水平没有显著影响。这表明CsFoxO基因在抑制卵巢发育中起关键作用，但其调控机制可能独立于JH信号通路。

4. JH含量测定
   沉默CsinR基因显著降低了JH水平，进一步证实了胰岛素信号通路在调控JH水平中的重要作用。

5. 显微镜观察
   显微镜观察结果显示，外源胰岛素注射和沉默CsFoxO基因均显著促进了卵巢发育，而沉默CsinR基因则导致卵巢发育停滞。

结论

本研究揭示了胰岛素/FoxO信号通路在七星瓢虫滞育中的关键调控作用。研究结果表明，在短日照条件下，胰岛素信号通路的关闭会激活CsFoxO基因，从而导致滞育表型。通过外源胰岛素注射或沉默CsFoxO基因，可以逆转或防止滞育，这为七星瓢虫在生物防治中的长期储存和运输提供了潜在的应用价值。

研究亮点

1. 重要发现：本研究首次揭示了胰岛素信号通路和FoxO在七星瓢虫滞育中的调控机制，为昆虫滞育的分子机制提供了新的见解。
2. 方法创新：研究采用了RNA干扰和外源胰岛素注射等多种实验手段，系统地验证了胰岛素信号通路和FoxO在滞育中的作用。
3. 应用价值：研究结果为七星瓢虫在生物防治中的长期储存和运输提供了理论依据，具有重要的应用前景。

其他有价值的内容

研究还发现，Kr-h1基因作为JH信号通路的关键调控因子，在七星瓢虫的生殖滞育中也发挥了重要作用。这为进一步研究昆虫滞育的调控机制提供了新的方向。