近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所糧食作物害蟲監(jiān)測與控制創(chuàng)新團(tuán)隊在《昆蟲科學(xué)》上發(fā)表了題為“The clock gene, period, influences migratory flight and reproduction of the oriental armyworm,   Mythimna separata  (Walker)”的論文，揭示了生物鐘基因在東方粘蟲飛行與生殖行為中發(fā)揮重要作用。

東方粘蟲 Mythimna separata  （Walker）是我國玉米、小麥和水稻三大主糧作物上重大遷飛性害蟲，自古以來有“神蟲”之稱，2020年被列入國家一類農(nóng)作物病蟲害名錄，對國家糧食安全和生物安全造成重大威脅。每年在我國廣大地區(qū)呈現(xiàn)季節(jié)性南北往返遷飛危害，遠(yuǎn)距離遷飛和高產(chǎn)卵量是其暴發(fā)成災(zāi)的重要因素。粘蟲成蟲遷飛和產(chǎn)卵行為主要發(fā)生在夜間，具有明顯的季節(jié)性和晝夜節(jié)律，但關(guān)于粘蟲飛行和生殖行為節(jié)律的分子調(diào)控機(jī)制仍未清晰。

生物鐘基因在各層面對昆蟲的行為、生理及代謝節(jié)律進(jìn)行調(diào)控，是維持個體生命活動的必需因子，也是影響種群動態(tài)的關(guān)鍵基因。本研究首先在遷飛型東方粘蟲中鑒定出編碼1192個氨基酸的生物鐘基因  period  （  Msper  ）。定量PCR表明 Msper  表達(dá)具時空特異性，主要在成蟲觸角中表達(dá)，并且隨著光期和暗期產(chǎn)生明顯的節(jié)律性變化。

利用昆蟲自主飛行活動監(jiān)測裝置觀察到注射高效的siRNA后可有效干擾粘蟲  Msper 的表達(dá)， Msper  干擾后遷飛型成蟲夜間飛行活動量顯著減少，且沒有表現(xiàn)出應(yīng)有的正常夜間飛行活動高峰，成蟲也無法完成正常的交配和產(chǎn)卵行為，但當(dāng)  Msper  表達(dá)水平恢復(fù)后，成蟲的交配能力及產(chǎn)卵量可恢復(fù)到正常水平。

該研究首次探討了生物鐘基因在東方粘蟲飛行與生殖行為中的調(diào)控作用。鑒于 Msper 在調(diào)控粘蟲飛行能力和生殖方面的重要作用，暗示該基因可作為東方粘蟲綜合治理中有效的分子靶標(biāo)。

中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所研究聯(lián)合培養(yǎng)研究生冀佳悅、張蕾研究員和北京農(nóng)學(xué)院劉悅秋副教授為本文共同第一作者。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所江幸福研究員為通訊作者。該研究得到了國家自然科學(xué)基金（32072420, 31672019）、國家綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系（CARS-22）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2017YFD0201802, 2017YFD0201701）和北京市自然科學(xué)基金（6172030）資助。