分子生物学在蝗虫研究中的应用摘要：本文综述了分子生物学方法对蝗虫的系统分类、进化关系、全基因组测序、转录组测序以及功能基因等方面的研究现状，为蝗虫研究与防治提供一定的参考。關键词：蝗虫;系统发育;全基因组;功能基因：S-33：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20190630007蝗虫即蝗总科昆虫的统称，归属于昆虫纲直翅目。因其地域分布广泛、杂食性、食量大、适应性强等特点是主要的农业害虫，我国有1200多种[1]，其中飞蝗能够长距离迁飞，对农业生产危害最大，飞蝗又分为群居型和散居型，群居型飞蝗危害有大于散居型，两者可发生型变。随着生物技术以及研究方法的不断更新和完善，对蝗虫的研究也逐渐从宏观转向微观，尤其对2型转变机制的研究等。1系统分类与进化关系利用基因克隆技术，获得目的基因，并采用生物信息分析软件等对多样本目的基因进行比对分析、构建进化树等以此研究相互亲缘关系、进化关系。目前，用于蝗虫分类构建亲缘关系、进化关系图谱的基因有16SrDNA、18SrDNA、CoⅠ、CoⅡ基因等[2]，因上述基因序列均具有高度保守性，序列大小适中且较易通过克隆测序获得而被用于系统分类和进化分析。其原理是根据物种间的基因高度保守区域反映物种间的亲缘关系，序列的差异区域而区分种间关系。1.116SrDNA、18SrDNA序列16SrDNA是编码核糖体RNA亚基（16SrRNA）的基因，其具有高度保守性，且广泛存在于原核生物中，是分子分类最为常用的序列;18SrDNA是广泛存在于真核生物编码核糖体亚基的基因，也是分子系统发育常用序列，与16SrDNA一样具有高度保守性。截至目前，FilipenkoKL[3]等人利用16SrDNA的部分序列对九种蝗虫进行系统发育关系构建。印红、张道川[4]等人获得了锥头蝗科、斑腿蝗科等蝗总科8个科的16SrDNA，并分析构建了进化树及相应的进化关系。李新江[5]等人利用16SrDNA对6种短鼻蝗构建了系统发育关系。印红等获得了18SrDNA全长序列，并以此构建了系统发育树，进一步以分子生物学手段印证了形态分类结果阐明了亲缘关系。1.2CoⅠ、CoⅡ基因CoⅠ、CoⅡ基因即细胞色素氧化酶亚基1亚基和2亚基，是细胞色素氧化酶的重要组成，均存在与线粒体中，与线粒体的呼吸作用起到关键性作用，此外，此2个基因序列均较为保守，常被用作系统发育关系研究的序列。在蝗虫这一物种的研究中，黄原[6]等人通过CoⅠ基因序列的测定，对斑腿蝗科的7个种进行了系统分类研究，其研究结果与形态分类保持一致。马兰[7]等人通过CoⅡ基因片段的测定分析，对22种蝗虫进行系统发育树的构建，并对其序列进行分析，阐明其间的相互亲缘关系。肖莉莉[8]、刘艳[9]、张辰艳[10]等人分别对不同蝗虫物种线粒体基因组全长序列进行了测定与分析，为蝗虫研究提供了重要的分子基础。2全基因组测序与DNA甲基化测序2.1全基因组测序随着计算机技术的不断进步以及测序平台的不断更新换代，全基因组测序逐渐趋于成熟、成本下降，全基因组测序也逐步成为实验研究的重要手段。全基因组测序是指对整个生物个体且未知其基因序列利用鸟枪法等获得整个生物个体基因序列。2014年，康乐[11]等人利用全基因组鸟枪法获得了一个经过8代近交的蝗虫雌性个体的全基因组序列，并构建了系统发育树。其研究结果表明，飞蝗基因组是目前已知动物基因组中最大的，达到6.5Gb，共包含17307个基因，这些基因也已被其他实验数据得以验证，如同源基因、RNA-seq/EST等，其中通过数据库比对发现蝗虫特有基因4571个。其研究结果还提出蝗虫基因组中存在大量重复序列，多达2639个重复序列家族，且内含子较长于其他昆虫，但外显子个数相当。通过系统进化树分析进一步印证了不完全变态为多系群，且蝗虫（直翅目）比准新翅目（蚜虫和体虱）更古老。蝗虫的全基因组的序列成功获得，将为蝗虫研究奠定分子基础，也为其他昆虫的基因组测定提供了一定的基因注释参考。2.2DNA甲基化测序DNA甲基化即DNA碱基被甲基转移酶催化而转化成含有甲基的碱基，DNA甲基化通常会造成基因表达受到抑制。在早期对蝗虫的研究中，杨鹏程[12]等人利用RRBS即重亚硫酸盐测序对蝗虫全身样品和群居、散居两型脑部样品进行了甲基化测序，其结果指出，在全身样品中均存在不同程度的甲基化，4%...