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研究方向

  为了适应不同的生态环境和获取有限的食物资源,昆虫在物种进化过程中,演化出了十分丰富的发育和变态类型,最终形成了陆地上种类最多和数量最大的生物类群。目前已有记录的昆虫种类达100万种以上,超过动物总种数的75%。作为生态系统重要成员的昆虫,既有广泛危害农林业生产的害虫,又有为人类创造物质财富的益虫。昆虫的发育与进化生物学研究对进一步认识昆虫在生态系统的重要作用、揭示不同类型物种的生命本质和规律、探索新型害虫防治方法和扩大益虫的经济利用都有着十分重要的理论意义和应用价值。

  中国科学院昆虫发育与进化重点实验室根据研究所发展战略、现有研究基础以及学科发展需求,通过凝练学科发展目标,确定了以下三个主要研究方向,低等昆虫分类鉴定与起源进化研究,以基因组为基础的昆虫发育研究,昆虫-植物-微生物相互关系研究:

  一、低等昆虫分类鉴定与起源进化研究

  重点针对中国原尾虫、跳虫和双尾虫的种类、区系、形态、生态、胚后发育和精子超微结构等进行深入系统地研究,综合利用不同分子标记,并结合发育生物学研究方法,探讨原尾纲、双尾纲和弹尾纲的系统进化关系,及其在节肢动物中的系统发生地位。

  二、以组学为基础的昆虫发育研究

  1. 代表性昆虫的功能基因组研究

  随着家蚕家基因组序列的完成,家蚕功能基因组研究是目前的重要发展方向。作为鳞翅目昆虫的模式种,家蚕功能基因组研究将为重要农林果蔬类鳞翅目害虫的发育及高度抗药性的产生机制提供依据,并为新型害虫治理体系的开发提供靶点基因,为农业安全生产提供技术保障。

  2. 昆虫发育变态的激素调控研究

  昆虫的发育变态主要是由激素和营养及其信号传导途径共同调控。揭示昆虫发育变态的本质及其调控机理,将为开发对人畜无害但干扰昆虫发育变态的生物农药,以及用转基因方法和RNA 干扰技术提高蚕丝的产量和质量提供理论基础和技术支持。

  3. 昆虫RNA剪接机制与性别决定研究

  生物体性别有很多种决定机制,大致可分为环境决定和遗传决定两类。在昆虫纲中,性别决定就有多种。通过从RNA选择性剪接这一角度,在整个转录组水平上来研究昆虫, 特别是鳞翅目经济昆虫家蚕的性别决定途径, 不仅对理解昆虫的生殖发育过程具有重要的理论意义,而且可以进一步对经济昆虫的性别进行人为控制,从而开发出有利于生产的品种。

  三、植物-昆虫-微生物相互作用研究

  1. 昆虫-植物相互关系研究

  为有效利用植物自身的抗虫性,通过对水稻插入突变体库进行抗虫性筛选和鉴定,寻找植物自身存在的抗虫基因,进一步通过抗虫机理的代谢调控网络的研究,弄清植物自身抗虫性的机理,使之在抗虫育种中发挥作用。除此之外,在植物介导的害虫防治体系中,利用从昆虫中获得的种类特异的靶标基因,通过植物转基因技术稳定表达目标昆虫基因的双链RNA 来实现对昆虫生长发育的调控,达到控制有害昆虫的目的。

  2. 昆虫-微生物相互作用研究

  昆虫在其相对短暂的生活史中面临多种病原微生物引起的病害甚至导致死亡,昆虫依赖于天生免疫系统的保护得以正常生长发育。通过开展昆虫免疫防御机理研究以及病原微生物的致病机理研究,有利于揭示昆虫—微生物相互作用的分子机理,为害虫微生物防治和益虫保护提供理论依据和对策,同时也为包括动植物病害治理提供理论参考。

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