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昆虫起源于距今约4.8亿年的奥陶纪，得益于其广泛的适应性，直到今天仍是地球上种类最多、数量最大、分布最广的生物类群。这种适应性与昆虫的“变态”密切相关。变态，指幼体发育为成体时形态发生改变的现象。对完全变态类昆虫来说，其幼虫移动性低但取食能力强，成虫移动性高利于传播和繁殖，这种生活史扩大了昆虫的生活范围，促进了其数量增多和广泛分布。不同的发育阶段之间由不同性质的蜕皮分隔开来，那么到底什么因素决定了蜕皮后昆虫是进入幼虫的下一个龄期，还是起始变态呢？
现有研究表明，昆虫变态过程受到多种激素的协同调控。蜕皮激素(20-hydroxyecdysone，20E)通过核受体(Ecdysone Receptor，EcR)与超气门蛋白(Ultraspiracle protein，USP)形成转录复合体诱导下游基因转录从而起始蜕皮过程，保幼激素(Juvenile hormone，JH)存在与否决定蜕皮的性质。JH存在时，20E引起幼虫龄期间的蜕皮。当幼虫不断生长达到“临界体重”时，JH浓度降低或消失，此时，一些变态时期特异表达的基因如Broad(Br)等响应20E信号开始转录，并诱导变态相关转录因子表达，从而起始变态过程。这些研究阐述了激素调节昆虫蜕皮变态的基本框架，但作用机制的细节尚未完全清楚，还有什么分子参与蜕皮变态过程仍需进一步鉴定。
此外，现有研究主要集中在转录水平，而由于进入变态期的昆虫不吃少动，细胞营养状态发生变化，由营养代谢中间产物提供共价修饰基团的蛋白翻译后修饰状态也相应地发生变化。O位N-乙酰葡萄糖胺修饰(O-linked N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)是一种与葡萄糖代谢密切相关的翻译后修饰，可以通过修饰转录因子、激酶等参与多种生理过程，但其在昆虫变态过程中的作用尚未见报道。O-GlcNAc修饰是一个快速可逆的过程，糖基的添加和去除分别由β-N-乙酰葡萄糖胺糖基转移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)和β-N-乙酰葡萄糖胺糖苷水解酶(O-GlcNAcase，OGA)负责。OGT和OGA的调节机制尚不清楚。
本文拟从蛋白水平进一步鉴定参与蜕皮变态的分子，并在O-GlcNAc修饰水平探索变态的分子机制。
鳞翅目昆虫是完全变态类昆虫，也是对农业影响最大的一类昆虫，我们选取鳞翅目的棉铃虫(Helicoverpa armigera，cotton bollworm)为材料研究变态过程，既有助于基础研究，也能为害虫生物防治提供靶标。
在蛋白水平，基于液相色谱-质谱联用技术和生物信息学分析，我们分别鉴定了5龄幼虫蜕皮期与取食期、6龄幼虫变态蜕皮期与取食期的差异表达蛋白，并对参与棉铃虫幼虫蜕皮和变态蜕皮的蛋白进行比较，结果显示，幼虫蜕皮和变态蜕皮过程中上调的蛋白均在氨基糖代谢通路中有所富集。一方面表明这与参与新旧表皮更替的几丁质代谢相关，另一方面提示我们由氨基糖代谢通路提供修饰基团的O-GlcNAc修饰水平可能有所变化，并与蜕皮变态过程相关。此外，幼虫蜕皮期上调的蛋白还在脂质转运过程有所富集，而变态蜕皮期上调的蛋白主要与蛋白质分解代谢以及气味结合等过程相关，这些差异蛋白可能参与决定蜕皮的性质。
在O-GlcNAc修饰水平，实验结果显示:棉铃虫末龄幼虫变态期总蛋白的O-GlcNAc修饰状态与取食期存在显著差异;O-GlcNAc修饰可通过抑制20E信号转导途径从而抑制昆虫变态发生;此外，负责水解O-GlcNAc基团的糖苷酶OGA可被20E通过其核受体EcRB1在变态期诱导上调。
综上，本研究在蛋白水平进一步鉴定了参与幼虫蜕皮和变态蜕皮的蛋白;在翻译后修饰水平阐述了O-GlcNAc修饰可通过抑制蜕皮激素信号途径从而抑制昆虫变态的发生，为昆虫变态发育的分子机制和害虫的生物防治提供了新的靶标。
现有研究表明，昆虫变态过程受到多种激素的协同调控。蜕皮激素(20-hydroxyecdysone，20E)通过核受体(Ecdysone Receptor，EcR)与超气门蛋白(Ultraspiracle protein，USP)形成转录复合体诱导下游基因转录从而起始蜕皮过程，保幼激素(Juvenile hormone，JH)存在与否决定蜕皮的性质。JH存在时，20E引起幼虫龄期间的蜕皮。当幼虫不断生长达到“临界体重”时，JH浓度降低或消失，此时，一些变态时期特异表达的基因如Broad(Br)等响应20E信号开始转录，并诱导变态相关转录因子表达，从而起始变态过程。这些研究阐述了激素调节昆虫蜕皮变态的基本框架，但作用机制的细节尚未完全清楚，还有什么分子参与蜕皮变态过程仍需进一步鉴定。
此外，现有研究主要集中在转录水平，而由于进入变态期的昆虫不吃少动，细胞营养状态发生变化，由营养代谢中间产物提供共价修饰基团的蛋白翻译后修饰状态也相应地发生变化。O位N-乙酰葡萄糖胺修饰(O-linked N-acetylglucosamine，O-GlcNAc)是一种与葡萄糖代谢密切相关的翻译后修饰，可以通过修饰转录因子、激酶等参与多种生理过程，但其在昆虫变态过程中的作用尚未见报道。O-GlcNAc修饰是一个快速可逆的过程，糖基的添加和去除分别由β-N-乙酰葡萄糖胺糖基转移酶(O-GlcNAc transferase，OGT)和β-N-乙酰葡萄糖胺糖苷水解酶(O-GlcNAcase，OGA)负责。OGT和OGA的调节机制尚不清楚。
本文拟从蛋白水平进一步鉴定参与蜕皮变态的分子，并在O-GlcNAc修饰水平探索变态的分子机制。
鳞翅目昆虫是完全变态类昆虫，也是对农业影响最大的一类昆虫，我们选取鳞翅目的棉铃虫(Helicoverpa armigera，cotton bollworm)为材料研究变态过程，既有助于基础研究，也能为害虫生物防治提供靶标。
在蛋白水平，基于液相色谱-质谱联用技术和生物信息学分析，我们分别鉴定了5龄幼虫蜕皮期与取食期、6龄幼虫变态蜕皮期与取食期的差异表达蛋白，并对参与棉铃虫幼虫蜕皮和变态蜕皮的蛋白进行比较，结果显示，幼虫蜕皮和变态蜕皮过程中上调的蛋白均在氨基糖代谢通路中有所富集。一方面表明这与参与新旧表皮更替的几丁质代谢相关，另一方面提示我们由氨基糖代谢通路提供修饰基团的O-GlcNAc修饰水平可能有所变化，并与蜕皮变态过程相关。此外，幼虫蜕皮期上调的蛋白还在脂质转运过程有所富集，而变态蜕皮期上调的蛋白主要与蛋白质分解代谢以及气味结合等过程相关，这些差异蛋白可能参与决定蜕皮的性质。
在O-GlcNAc修饰水平，实验结果显示:棉铃虫末龄幼虫变态期总蛋白的O-GlcNAc修饰状态与取食期存在显著差异;O-GlcNAc修饰可通过抑制20E信号转导途径从而抑制昆虫变态发生;此外，负责水解O-GlcNAc基团的糖苷酶OGA可被20E通过其核受体EcRB1在变态期诱导上调。
综上，本研究在蛋白水平进一步鉴定了参与幼虫蜕皮和变态蜕皮的蛋白;在翻译后修饰水平阐述了O-GlcNAc修饰可通过抑制蜕皮激素信号途径从而抑制昆虫变态的发生，为昆虫变态发育的分子机制和害虫的生物防治提供了新的靶标。