1、39(1)98-110 中国生物防治学报 Chinese Journal of Biological Control 2023 年 2 月 收稿日期：2021-12-17 基金项目：国家重点研发计划（2017YFD0201000）；杭州市农业/社会发展主动设计项目（20190101A01）；杭州师范大学 2022 年星光计划创新项目 作者简介：葛欣竺，E-mail：；*通信作者，教授，博士，E-mail：。DOI:10.16409/ki.2095-039x.2022.03.013 GLUT基因表达对异色瓢虫幼虫能量代谢的影响 葛欣竺，李 燕，顾 珊，王莎莎，晁 蕾，蔡文杰，李航宇，方胤杰，王世
2、贵，唐 斌*（杭州师范大学生命与环境科学学院，杭州 311121）摘要：异色瓢虫 Harmonia axyridis 是一种重要的捕食性瓢虫，可捕食多种蚜虫及其他害虫。目前，已被世界各地广泛用于农业害虫的生物防治。为实现短时间低成本快速扩繁异色瓢虫，人们对异色瓢虫人工饲料的配方进行了大量研究，使其更好地完成瓢虫的生长发育。实验室前期筛选出添加海藻糖和葡萄糖的人工饲料，能增加幼虫体质量、缩短瓢虫产卵前期、提升产卵量和卵孵化率等，有助于瓢虫的生长发育和繁殖。本文以饲喂蚜虫组为对照组，对 2 个葡萄糖转运蛋白基因（GLUT1 和 GLUT4）在异色瓢虫发育各阶段的表达情况进行了研究，并通过 RNA
3、干扰技术，进一步探究了注射 dsGLUT1 或 dsGLUT4 后异色瓢虫体内能量代谢相关基因的表达情况和酶活性变化，从而证明该基因与异色瓢虫幼虫能量代谢的调节功能密切相关。结果表明：注射 dsGLUT1 和 dsGLUT4 显著影响了 TPS、TRE2、TRE2-like 等基因的表达，同时发现在干扰 GLUT1 和GLUT4 在幼虫体内的表达后，糖原、葡萄糖、海藻糖等糖类物质含量均有所下降。表明 GLUT1 和 GLUT4在异色瓢虫幼虫的繁殖中起到一定的调控作用。研究结果有助于为未来进一步研究关键基因表达与异色瓢虫幼虫能量代谢之间的关系提供理论支持，为合理地利用异色瓢虫进行生物防治提供技术
4、指导和参考依据。关 键 词：异色瓢虫；人工饲料；葡萄糖；葡萄糖转运蛋白；RNA 干扰；能量代谢 中图分类号：S476.2 文献标识码：A 文章编号：1005-9261(2023)01-0098-13 Effects of GLUT Gene Expression on Energy Metabolism in Harmonia axyridis GE Xinzhu,LI Yan,GU Shan,WANG Shasha,CHAO Lei,CAI Wenjie,LI Hangyu,FANG Yinjie,WANG Shigui,TANG Bin*(College of Life and Envir
5、onmental Sciences,Hangzhou Normal University,Hangzhou 311121,China)Abstract:Harmonia axyridis is an important predatory ladybug that preys on a variety of aphids and other pests.At present,it has been widely used in the biological control of agricultural pests all over the world.In order to achieve
6、rapid propagation of ladybugs at low cost in a short period of time,a lot of research has been done on the formula of artificial diet for ladybugs,so that they can complete growth and development.The artificial diet supplemented with trehalose and glucose was screened out in the laboratory,which can
7、 increase ladybug larval body weight,shorten the pre-oviposition period,and increase fecundity and the egg hatching rate,and benefit the growth,development and reproduction of the ladybugs.With ladybugs feeding aphid as the control group,the expression of two glucose transporter genes(GLUT1 and GLUT
8、4)at various developmental stages of H.axyridis was analyzed,and the RNA interference technology was used to further explore the expression of dsGLUT1 or dsGLUT4 after injection.The expression and enzymatic activity of energy metabolism-related genes in H.axyridis proved that this gene is closely re
9、lated to the regulation function of energy metabolism in H.axyridis larvae.The results showed that injection of dsGLUT1 and dsGLUT4 significantly affected the expression of TPS,TRE2,TRE2-like and other genes,and it was 第 1 期 葛欣竺等：GLUT 基因表达对异色瓢虫幼虫能量代谢的影响 99 found that the contents of glycogen,glucose
10、,trehalose and other carbohydrates decreased after interfering with the expression of GLUT1 and GLUT4 in larvae.It indicates that GLUT1 and GLUT4 play a certain regulatory role in the reproduction of H.axyridis larvae.The results of the study will help provide theoretical support for further researc
11、h on the relationship between key gene expression and energy metabolism of H.axyridis larvae in the future and provide technical guidance and reference for rational use of H.axyridis in biological control.Key words:Harmonia axyridis;artificial feed;glucose;glucose transporter;RNA interference;energy
12、 metabolism 异色瓢虫 Harmonia axyridis(Pallas)属鞘翅目 Coleoptera，瓢虫科 Coccinellidae，原产于亚洲地区，是一种重要的捕食性天敌昆虫1,2。它具有非常强的适应能力3，适于多种农业生态系统，异色瓢虫是一种多效捕食者，被广泛应用于各种种植体系中，作为有效的蚜虫生物防治剂。Wang 等4和 Pan 等5在中国发现了异色瓢虫和烟蚜茧蜂 Aphidius gifuensis Ashmead，并明确了这两种昆虫捕食包括桃蚜 Myzus persicae(Sulzer)在内的多种蚜虫的生物防治功能。相关研究发现，异色瓢虫是山核桃树 Carya c
13、athayensis Sarg.上所有高度陷阱中捕获数目最多的物种，并且以山核桃树冠中的蚜虫为食，对控制山核桃树冠中蚜虫种群数目起到潜在的制衡作用6。除此之外，异色瓢虫对亚洲柑橘木虱 Diaphorina citri(Kuwayama)也存在着相似的控制作用7。这些成功的实际应用案例充分证明了异色瓢虫在生物防治体系内不可或缺的地位1。采用人工饲料大量繁殖天敌是提高生物防治的重要手段8。然而目前，以三级食物链“蚕豆-蚜虫-异色瓢虫”进行的异色瓢虫的人工扩繁存在着空间利用需求大、饲养成本高等问题，难以实现产业化生产。如何短时间低成本快速扩繁大量特定天敌昆虫种群一直是天敌昆虫产业化生产需要解决的问题
14、。以人工饲料代替天然食料方案的提出为实现天敌昆虫的饲养和种群扩繁提供了解决方案，因而筛选和改进人工饲料配方对于提高瓢虫繁殖力、促进产业化生产至关重要。昆虫正常的生长发育离不开适宜的营养物质的平衡，人工饲料中不仅要包含昆虫生长发育所需的所有营养成分，还要满足昆虫营养在量方面的需求。营养物质的平衡比率是任何食物产生营养价值的主导因素，人工饲料中碳水化合物和蛋白质的比例，对昆虫的生长发育有很大的影响，并且不同的生长期，要求的比例也不同。自 20 世纪 50 年代以来，人们对不同种类蚊子的人工饲料配方进行了大量研究，旨在开发蚊子的人工饲料，以解决脊椎动物血液成本高且难以长期储存的问题，进而实现蚊子的大
15、规模生产，为以蚊子为媒介的疾病研究提供实验材料9-12。Pinto 等13在 Nalin 改良的人工饲料的基础上，分别用玉米粉代替小麦胚芽的人工饲料以及用新鲜玉米代替豆类的人工饲料饲喂草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda，并以雄性和雌性蛹的重量、性别比例、繁殖力等为营养指标，对 3 种饮食进行评估，进而得出结论：卵孵化期以豆类为主的基础饲料和以新鲜玉米代替豆类的饲料喂养下的草地贪夜蛾发育完整，成活率更高，繁殖力更强。在对凤仙花天蛾 Theretra oldenlandiae(Fabricius)的人工饲料配方的研究中，人们以添加乌蔹莓 Cayratia japonica(Th
16、unb.)Gagnep.干粉的人工饲料为基础饲料，对几种添加有不同比例的商品饲粮、LFM 昆虫饲粮（昆虫幼虫人工饲料，Insect Larva Food）和干叶粉饲粮，并添加不同的抗生素的人工饲粮进行试验，确定了凤仙花天蛾幼虫表现最佳的饲粮组成14。而迄今为止，国内外就异色瓢虫人工饲料配方的开发也进行了大量研究15-18。尽管这些人工饲料都能完成瓢虫的生长发育，但是其对体质量、化蛹率和羽化率的影响较大，特别是生殖力低下成为制约瓢虫人工饲料发展的瓶颈19,20，而影响成虫的生殖能力很有可能源于体内氨基酸和脂肪酸的含量降低21,22。生殖是昆虫重要的生命过程，食物质量是影响昆虫发育和繁殖的关键因素，且这一点在异色瓢虫中尤其明显。前人早在 2003 年就发现培养基中加入葡萄糖和 20-羟基蜕皮激素能够促进家蚕体外精母细胞的繁殖力增加23，葡萄糖的饲喂能够明显促进昆虫交配行为的发生24，受精卵细胞的成熟同样需要更多葡萄糖25，并且葡萄糖、海藻糖和果糖都能增加卵细胞的成熟与数量26。此外，通过对两种寄生蜂寿命和繁殖力的研究发现：12 种天然糖中，仅葡萄糖能够延长其寿命和繁殖能力27；当然，寄主中
