s-甲氧普林通过转录组调控抑制烟草螟幼虫生长发育的分子机制研究

　　本研究针对全球性仓储害虫烟草螟(Ephestia elutella)的防治难题，通过转录组测序技术揭示了昆虫生长调节剂s-甲氧普林(s-methoprene)抑制幼虫生长发育的分子机制。研究发现s-甲氧普林暴露显著影响幼虫化蛹率和成虫羽化率，并通过WGCNA分析鉴定出与激素调节、信号转导等关键生物学过程相关的黄色模块及4个枢纽基因(Cluster-6182.18691等)。该研究为开发新型害虫防控策略提供了重要理论依据，论文发表于《Journal of Insect Science》。

　　

烟草仓储行业长期面临着一个棘手的难题——烟草螟(Ephestia elutella)幼虫的肆虐。这种全球分布的仓储害虫会吐丝结网、蛀食烟叶，其排泄物和尸体还会导致烟叶霉变，严重影响烟草品质。目前主要依赖磷化氢、溴甲烷等化学杀虫剂，但长期使用带来了环境污染、农药残留和害虫抗药性等问题。昆虫生长调节剂(IGR)因其低毒、高选择性和环境友好特性成为研究热点，其中作为保幼激素类似物的s-甲氧普林(s-methoprene)能干扰昆虫正常发育过程，但其对烟草螟的作用机制尚不明确。

河南工业大学粮食储运与安全协同创新中心的研究团队在《Journal of Insect Science》发表的研究，系统揭示了s-甲氧普林抑制烟草螟幼虫生长发育的分子机制。研究人员采用不同浓度(0、5×10^-5
和50×10^-5
mg/cm²
)的s-甲氧普林处理15日龄幼虫4周，发现随着剂量增加，幼虫死亡率显著升高而成虫羽化率降低。50×10^-5
mg/cm²
剂量下幼虫完全无法化蛹。通过Illumina平台进行转录组测序，在EE0 vs EE5和EE0 vs EE50比较中分别鉴定出2,569和6,719个差异表达基因(DEGs)，其中1,062个为共有差异基因。

研究采用的主要技术方法包括：建立不同剂量s-甲氧普林暴露的烟草螟幼虫模型；利用Illumina平台进行转录组测序和生物信息学分析；通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)鉴定关键模块；选择枢纽基因进行RT-qPCR验证。实验样本来自河南工业大学储粮害虫实验室饲养超过3代的烟草螟种群。

研究结果部分，在"Effects of s-Methoprene Treatment on Growth and Development Parameters of E. elutella"中发现，连续暴露4周后，5×10^-5
mg/cm²
组虽有部分幼虫化蛹但几乎不能羽化为成虫，而50×10^-5
mg/cm²
组幼虫完全无法化蛹。"Sequencing Data Analysis"显示测序质量良好，Q30值均高于94%，组装获得40,176个平均长度1,310 bp的Unigene序列。"GO and KEGG Pathway Enrichment for DEGs"分析揭示差异基因显著富集于"昆虫激素生物合成"(Insect hormone biosynthesis)、"溶酶体"(Lysosome)和"淀粉蔗糖代谢"(Starch and sucrose metabolism)等通路。

"WGCNA Co-expression Network Analysis of DEGs"部分尤为关键，研究人员构建了包含5个模块的共表达网络，其中黄色模块与EE5样本显著相关(P≤0.05)。该模块1,108个基因中，462个(41.70%)获得GO注释，主要涉及"DNA整合"、"细胞外区域"和"钠通道调节活性"等功能。KEGG分析显示黄色模块基因显著富集于"不饱和脂肪酸生物合成"、"长寿调节通路"等代谢途径。通过设定WGCNA边权重大于0.73的阈值，鉴定出Cluster-6182.18691、Cluster-6182.8343、Cluster-6182.28346和Cluster-6182.21392四个枢纽基因。在"Validation of 4 Hub Genes by RT-qPCR"中，RT-qPCR验证结果与RNA-Seq数据高度相关(R²
=0.8262)，证实了转录组分析的可靠性。

研究结论指出，s-甲氧普林通过影响激素调节、信号转导和能量代谢等关键生物学过程，直接或间接抑制了烟草螟幼虫的生长发育。特别是通过干扰胰岛素信号通路(insulin signaling pathway)、钙离子信号(Ca²⁺
signaling)和多巴胺受体DopEcR等关键通路，导致幼虫发育迟缓。研究鉴定的四个枢纽基因中，Cluster-6182.21392(2-酰基甘油O-酰基转移酶2-A样)参与脂质代谢，Cluster-6182.8343(腺苷酰转移酶和硫转移酶)影响能量代谢，Cluster-6182.28346(磷脂磷酸酶5，PLPP5)调控脂质信号传导，这些基因可能是s-甲氧普林作用的关键靶点。

这项研究的重要意义在于首次系统阐明了s-甲氧普林抑制烟草螟幼虫发育的分子机制，为开发新型昆虫生长调节剂提供了理论依据和潜在作用靶点。相比传统杀虫剂，s-甲氧普林具有环境友好、特异性强的优势，该研究为其在仓储害虫防治中的推广应用奠定了科学基础。未来研究可进一步验证枢纽基因的功能，探索通过基因调控增强s-甲氧普林防治效果的可行性，为绿色仓储害虫防控提供新思路。