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飞蝗(Locusta migratoria)是重要的农业害虫，也是研究昆虫肌肉生理的模式动物。飞蝗可分为可以相互转换的群散两型。群居型飞蝗强大的飞行能力和散居型向群居型的转换是引起农作物大规模损害的重要原因。飞蝗拥有种类繁多的肌肉，它们的收缩为飞蝗各种形式的运动提供动力。然而，对于飞蝗肌肉中的各种组分是怎样引起肌肉功能多样性的，我们还知之甚少。最近，飞蝗基因组测序的完成使我们可以从分子水平上研究这个问题。在本研究中，我们鉴定了飞蝗横纹肌肌球蛋白重链的基因Mhc和它在三种典型横纹肌中编码的MHC异构体，并比较了飞行肌（胸部背纵肌）和跳跃肌（后足胫节伸肌）中的肌球蛋白在功能上的差异。我们利用RNA-seq分析了飞行肌和跳跃肌在转录水平上的差异，比较了两型飞蝗飞行肌的基因表达特点。 脊椎动物的横纹肌肌球蛋白重链是由Mhc基因家族编码的。但目前已知的昆虫几乎都是只有一个横纹肌hc基因，通过可变剪切的形式编码多种MHC异构体。在本研究中，我们发现飞蝗只有一个横纹肌Mhc基因。它含有41个外显子，其中有五个可以进行可变剪切，倒数第二个外显子和倒数第一个外显子只能表达其中一个。理论上说，飞蝗横纹肌Mhc基因可以通过可变剪切产生360种MHC异构体。我们共鉴定了14种MHC异构体（其中有两个异构体是一致的），有四个来自飞行肌，三个来自跳跃肌，七个来自腹部节间肌。飞行肌和跳跃肌中分别有一种MHC异构体占其总MHC表达量的75％以上。 为了比较飞行肌和跳跃肌中的肌球蛋白在功能上的差异，我们从这两种肌肉中提取纯化了肌球蛋白，并对其ATPase活性和体外运动活力进行测定。我们发现，在生理pH条件下，两种组织的肌球蛋白具有相近的体外运动活力，飞行肌肌球蛋白具有稍高的ATPase活性(～24％)。有意思的是，两种肌球蛋白的actin激活的ATPase活性具有不同的pH依赖性。在pH6.0-7.5范围内，跳跃肌肌球蛋白的ATPase活性随着pH降低而升高（酸激活），而飞行肌肌球蛋白的ATPase活性基本不变。这种酸激活现象可能与跳跃肌的生理功能有关。跳跃肌收缩主要靠无氧呼吸，会产生诸如乳酸的无氧代谢产物，导致pH值下降。相反，飞行肌收缩主要靠有氧代谢，不会积累无氧代谢产物，pH值变化不大。由于飞行肌和跳跃肌中主要表达的两种MHC异构体在编码ATP lip和S2 hinge的可变剪切区域有所不同，因此我们推测这两个可变剪切区域调节了飞蝗横纹肌肌球蛋白的pH依赖性。 群居型飞蝗的迁飞可以持续数小时不停歇，而其跳跃只能持续数分钟。因此，飞蝗的飞行肌和跳跃肌应该具有不同的生理功能和结构。为了全面了解两种肌肉功能差异的分子基础，我们利用RNA-seq测序并分析了羽化第八天的飞行肌和跳跃肌在转录水平上的差异。从2.72 Gb和2.69 Gb飞行肌和跳跃肌的原始数据中，我们得到了0.287和0.284亿的高质量reads并对其进行了拼接组装。结果显示，两种组织间差异表达的基因涉及呼吸作用，肌肉收缩，蛋白合成和转录调控等方面。飞行肌收缩的能量主要来源于脂肪酸代谢和TCA循环，而跳跃肌中则是糖酵解，并且会产生乳酸。在钙离子调节肌肉收缩过程中起关键作用的肌钙蛋白(troponin)复合体在两种组织中存在不同的异构体。在以后的研究中，我们将进一步关注这些差异基因，来解释飞蝗肌肉功能多样性的分子机制。 群散两型的飞蝗可以相互转换。群居型飞蝗的飞行能力远高于散居型。为了鉴定两型飞蝗飞行肌基因表达的差异，我们利用RNA-seq测序并分析了两型飞行肌在不同发育阶段的基因表达形式。结果显示，群散两型飞行肌在转录调控和蛋白质加工，能量代谢和激素调节等方面有显著的表达差异。这些结果为今后研究飞蝗肌肉组织适应群散两型变化的机制研究提供了分子基础。