白背飛虱刺猬基因(SfHh)的功能分析

摘要：白背飛虱是水稻上重要的遷飛性害蟲，翅是其能夠遷飛、擴大危害的重要器官。因此，解析昆蟲翅發育基因可為害蟲綜合治理提供新的靶標。刺猬基因（Hedgehog，Hh）是能夠參與調控昆蟲翅發育的重要基因，但其在白背飛虱體內的轉錄特征和生物學功能尚不清楚。本研究通過克隆獲得白背飛虱刺猬基因SfHh，解析其時空表達模式，并借助RNA干擾技術驗證其生物學功能。結果表明：（1）白背飛虱SfHh基因在5齡若蟲表達量最高，在不同組織中表達量差異較大，其中在腸道與翅中表達量最高；（2）RNA干擾沉默SfHh基因24 h后，SfHh的mRNA相對轉錄水平降低了62%，且羽化成蟲大多數個體的翅褶皺、末端卷曲或彎折等不能正常展開，而對照組成蟲的翅均無任何畸形。表明SfHh基因是白背飛虱翅發育不可或缺的基因，其表達缺失可導致白背飛虱的翅不能正常伸展。本研究結果不僅能夠為白背飛虱及其他遷飛性害蟲的防治研究提供新的作用靶標，還可豐富半翅目昆蟲翅發育的分子知識。

關鍵詞：白背飛虱；翅發育；刺猬基因；RNA干擾；功能分析

中圖分類號：Q965文獻標識碼：A

文章編號：1008－0457（2025）02－0011－08國際DOI編碼：10.15958/j.cnki.sdnyswxb.2025.02.002

白背飛虱Sogatella furcifera屬半翅目（Hemiptera）飛虱科（Delphacidae），通過刺吸式口器吸食水稻韌皮部汁液和傳播水稻病毒侵害水稻，嚴重時被害水稻顆粒無收［1］。白背飛虱成蟲有長翅與短翅兩種類型，具有較強的適應性［2］。白背飛虱翅的發育受溫度、寄主營養、光周期等影響［34］。翅多型現象被認為是昆蟲進化成功的特征，長翅型個體為遷飛型，從而逃避不利的生境，而短翅型個體為居留型，但通常具有比長翅型個體更高的繁殖力［57］。研究發現，稻飛虱的翅上覆蓋著豐富的蠟質層及剛毛，翅表面覆蓋的蠟質不僅增強了翅的疏水性，有效防止了翅在濕潤環境中相互粘附，還能提高飛虱遷飛降落后在不利環境下的存活率，由此可見翅的發育對昆蟲的生存和繁衍具有極其重要的意義［8］。近年來，昆蟲的翅為研究昆蟲附肢發育提供了基礎的理論模型，其發育與成熟宏觀上與環境有關，而微觀上由基因調控［910］。

稻飛虱翅的發育過程復雜而精確，從幼蟲到成蟲翅的整個發育過程受到多條信號通路和一系列復雜基因的調控，如無翅基因（ApterousA，apA）和Wingless（Wg），極性基因（Decapentaplegic，Dpp）、刺猬基因（Hedgehog，Hh）等［1114］。對褐飛虱3齡若蟲進行apA RNA干擾會導致褐飛虱羽化后的成蟲的翅出現明顯缺陷且失去剛毛［11］。而在白背飛虱中發現沉默SfWg基因的表達，白背飛虱成蟲的翅出現皺縮等畸形表型，測量白背飛虱翅長發現注射dsSfWg后導致前翅和后翅的翅長顯著縮短，因而證實Wg基因確實參與了稻飛虱翅的發育和生長［12］。同樣地，Dpp基因表達缺失會導致稻飛虱翅畸形。比如，在長翅型（Longwinged，LW）和短翅型（Shortwinged，SW）褐飛虱中，沉默SW品系NlDpp可導致前翅顯著延長，而敲低LW品系的NlDpp則會導致翅扭曲［13］。在白背飛虱中， SfDpp在早期（3齡若蟲）發育中的下調表達可導致白背飛虱翅不能正常伸展［14］。在模式昆蟲黑腹果蠅、家蠶中的研究表明， Hh基因是能夠參與調控昆蟲翅發育的重要基因， 但Hh基因在白背飛虱翅發育過程中是否起關鍵作用，目前尚不清楚。

因此，本研究從白背飛虱中克隆并鑒定了編碼Hh的全長cDNA序列，利用實時熒光定量聚合酶鏈式反應（RTqPCR ）檢測SfHh在白背飛虱不同發育階段和組織中的相對信使RNA（mRNA）轉錄水平，以解析SfHh的時空表達譜。最后，通過RNA干擾技術沉默SfHh的表達，分析SfHh的功能，明確SfHh在白背飛虱翅發育過程中的作用，研究結果可促進對昆蟲翅發育過程的理解和豐富不完全變態昆蟲翅發育調控的分子知識，為稻飛虱類害蟲防控提供新的思路和靶標。

1材料和方法

1.1供試昆蟲

白背飛虱于2015年從貴州大學教學實驗場的水稻田中采集而來，室內用臺中1號（Taichung Native 1，TN1）水稻幼苗在人工氣候箱內飼養。人工氣候箱條件設置為：溫度（25±1） ℃、相對濕度75%±5%、光周期（L∶D）為16 h∶8 h，選取50～100頭雌性和雄性白背飛虱成蟲進行配對繁殖。每天更換新鮮的水稻苗，并在繁育過程中分別收集1至5齡的若蟲、羽化后的雌性和雄性成蟲。此外，為了進行進一步的試驗分析，如基因克隆、時空表達分析和RNA干擾［15］，對白背飛虱的組織（包括頭、胸部、翅、足、表皮、脂肪體、腹部和腸道）在PBS緩沖液中進行解剖，并將這些樣品分別收集在15 mL的無酶離心管中，最后保存在-80 ℃的冰箱中備用。

1.2總RNA提取及cDNA合成

根據HP Total RNA Kit（Omega， 美國）的說明書，從收集的白背飛虱不同發育階段（1～5齡若蟲及羽化后24 h 內的雌成蟲和雄成蟲）、不同組織（包括頭、胸部、翅、足、表皮、脂肪體、腹部、腸道等）樣本中提取總RNA，用1%瓊脂糖凝膠電泳鑒定總RNA的質量，用NanoDrop2000分光光度計（Thermo， 美國）測定總RNA的濃度和純度。按照HiFiScript cDNA Synthesis Kit（TaKaRa， 日本）說明書合成cDNA，并于-20 ℃保存。

1.3引物設計

基于楊洪教授課題組前期在華大基因測序獲得的白背飛虱轉錄組信息，查找SfHh基因（Gene ID：Scaffold18.232）在NCBI數據庫中進行BLAST比對，驗證序列的正確性后，用Primer Premier 6.0軟件從SfHh基因的編碼區分別設計RNAi和RTqPCR引物（表1），送上海生工生物有限公司合成。

1.4SfHh基因克隆

以白背飛虱cDNA為模板，通過聚合酶鏈式反應（Polymerase Chain Reaction，PCR）擴增SfHh序列。采用表1所列引物和LA Taq聚合酶進行PCR擴增（貨號No. RR002A，TaKaRa生物公司，中國大連）。反應體系為：1 μL 上下游引物（10 μM），25 μL 10× LA PCR buffer（Mg2+ plus），4 μL dNTP mixture（25mM），1 μL cDNA樣品，025 μL LA Taq polymerase和1525 μL ddH2O，總反應體積為25 μL。PCR反應在T100熱循環儀中進行（BioRad，CA，美國），熱循環條件如下：94 ℃預變性 3 min，94 ℃變性 30 s，58 ℃退火30 s，72 ℃ 延伸3 min，30個循環，最后72 ℃ 延伸10 min。PCR產物經1%瓊脂糖凝膠電泳切膠，用Easy Pure Quick Gel Extraction Kit試劑盒純化（貨號No. EG10101， TransGen Biotech， 中國北京）。再將純化后的產物連接到pMD18T載體上（貨號 No. 6011， TaKaRa 生物公司， 中國大連），送Sangon公司測序。

利用cDNA末端快速擴增技術（RACEPCR）獲得SfHh全長cDNA。按照Smarter race 5’/3’試劑盒（貨號No. 634858， Clontech， Mountain View， CA， USA）說明進行SfHh的5’端和3’端擴增。利用表1所列的通用引物和基因特異性引物進行RACEPCR的擴增，擴增條件如下：94 ℃ 變性 30 s， 58 ℃退火30 s， 72 ℃ 延伸3 min，30個循環。對于巢式PCR反應，首先將初級PCR產物稀釋100倍，然后用短的通用引物和特異性引物作為模板。第一輪擴增采用特異性RACE引物和試劑盒提供的接頭引物UPM進行，第二輪擴增以第一輪擴增的產物為cDNA模板，以特異性RACE引物和試劑盒提供的接頭引物UPM進行。5’RACE產物經純化后PCR反應結束后，將所得產物在1%瓊脂糖凝膠中電泳，于凝膠成像儀檢測目的DNA條帶長度并初步判斷是否為預期的目的DNA條帶。隨后對目的DNA條帶切膠，采用EasyPure Quick Gel Extraction Kit 試劑盒進行PCR產物回收與純化，回收產物連接到pCone007 kit并轉化至DH5α感受態細胞，復蘇1 h后，涂布到含有Amp抗性的LB平板培養基，37 ℃過夜培養后，挑單菌落至含Amp的LB液體培養基中擴增培養，進行菌液PCR驗證。挑選PCR驗證正確的菌液，送至生工生物有限公司進行測序，并將測序結果拼接后與轉錄組原始序列進行比對。

1.5序列分析

使用DNAMAN 7.0軟件對SfHh基因的核苷酸序列進行分析（Lynnon Biosoft， California， CA， USA）。使用NCBI的BLAST功能進行相似性搜索和同源性比對（https：//blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi），使用open reading frame finder查找ORF（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/orffinder/）。使用Prot Param在線工具預測氨基酸的分子量和等電點（pI）（https：//www.expasy.org/）。使用SWISSMODEL分析SfHh的三維結構（https：//swissmodel.expasy.org/interactive）。利用NCBI Conserved Domain Search在線工具鑒定SfHh的結構域（https：//www.ncbi.nlm.nih.gov/Structure/cdd/wrpsb.cgi？tdsourcetag=s_pctim_aiomsg）。使用MEGA 6.06最大似然法構建系統發育樹，并進行1000次重復的bootstrap分析拓撲結構。

1.6表達量分析

制備白背飛虱樣品，檢測SfHh在不同發育階段、不同組織中的表達情況。新羽化的雌蟲和雄蟲配對飼養在裝有水稻幼苗的試管中，每天更換水稻苗。樣品采集方法如下：

不同發育階段樣品：1齡第1～2天若蟲各50頭、2齡第1～2天若蟲各30頭、3齡第1～2天若蟲各30頭、4齡第1～2天若蟲各25頭、5齡第1～3天若蟲各25頭、羽化24 h以內的雌蟲和雄蟲各10頭。每個階段按3次生物學重復吸取。

不同組織樣品：收集羽化24 h以內的白背飛虱，不區分雌雄，50頭為一組，吸取3組。在PBS緩沖液中解剖頭、胸、腹、足、翅、表皮、脂肪體、腸道樣品。

使用HP Total RNA Kit提取每個樣本的總RNA（Omega， 美國），使用含oligo（dT）引物的AMV RT試劑盒進行cDNA第一鏈合成（貨號No. B532441，生工生物有限公司，中國上海）。以白背飛虱核糖體蛋白（SfRPL基因）和α1微管蛋白（SfTUB）基因作為內參基因［1618］。RTqPCR在CFX96TM實時定量PCR系統中進行，以AMV RT試劑盒合成的cDNA為模板，使用表1中列出的引物進行。RTqPCR反應體系為：1 μL上下游引物（10 μmol/L）， 10 μL FastStart Essential DNA Green Master Mix（貨號No. 6402712001， BioRad， Hercules， CA， USA），1 μL cDNA和7 μL ddH2O。PCR反應程序如下：95 ℃預變性2 min；95 ℃變性30 s，60 ℃退火和延伸30 s（40個循環）；最后60～95 ℃拍照計算。

1.7SfHh 基因干擾和表型分析

本研究選用白背飛虱3齡第1天若蟲進行顯微注射。利用表1所述的含有T7啟動子的引物，以SfHh特有的cDNA區域為靶標，先采用MEGA

script RNAi 試劑盒（貨號：No. AM1626， Ambion， Carlsbad， CA， USA）合成dsRNA，再使用Easy Pure Quick Gel Extraction 試劑盒（貨號EG10101，全式金生物公司，中國北京）純化dsRNA產物。用1%瓊脂糖凝膠電泳測定純化產物的大小，用Nanodrop 2000分光光度計測定dsRNA的濃度（Thermo， 美國）。

將3齡第1天的白背飛虱若蟲置于試管中，用CO2處理約90 s使其暫時昏迷。然后，將試蟲置于帶有凹槽的3%瓊脂糖凝膠板上，利用IM31微量注射器從胸部第二對足間將SfHh dsRNA注射到白背飛虱3齡若蟲。注射前，采用1 μL標準毛細玻璃管對每次進樣量進行定量。每頭試蟲注射01 μL濃度為3 6172 ng/μL的SfHh dsRNA，注射等體積的GFP基因dsRNA作為陰性對照。注射完成后，將試蟲置于盛有新鮮TN1水稻幼苗的雙通玻璃試管中，置于（25±1） ℃，相對濕度為70%±5%，光周期為16L∶8D的人工氣候箱中。注射目的基因dsRNA后24 h，從各處理組中隨機選取10頭存活若蟲，液氮冷凍，提取其RNA，反轉錄成cDNA，檢測目的基因的表達。在羽化24 h后，觀察各處理組白背飛虱的翅發育的情況。使用Nikon SMZ25體視顯微鏡拍照。

1.8數據分析

采用 2-ΔΔCq 法計算SfHh和其他檢測基因的mRNA相對表達水平［14，17］，公式如下：

mRNA相對表達水平=2-［（Cq 處理組-Cq內參）-（Cq對照組-Cq內參）］。

式中，ΔCq內參是每個樣本中兩個內參基因的平均值。基于生物學重復獲得均值和標準誤差。根據GFP處理下的轉錄水平計算相對變化倍數并進行歸一化處理。RTqPCR表達數據采用SPSS 20.0統計軟件進行分析，采用單因素方差分析和Turkey法進行多重比較。

2結果與分析

2.1SfHh基因生物信息學分析

通過對白背飛虱轉錄組數據庫的分析，獲得了Hh的部分序列，并設計了特異性引物，克隆獲得了白背飛虱 Hh 全長序列，命名為SfHh。序列分析結果顯示，SfHh的cDNA全序列長2208 bp，包含303 bp的5’端非編碼區和 603 bp的3’端非編碼區。開放閱讀框（ORF）長度為1302 bp，編碼433個氨基酸。利用在線軟件Prot Param對SfHh編碼的氨基酸序列進行分析，發現其推導的蛋白分子式為 C2140H3364N614O628S15，分子量4822 kDa，理論等電點pI為 873。半衰期約為30 h，不穩定系數為4174（低于40為穩定蛋白），為不穩定蛋白。氨基酸組成為亮氨酸Leu（43個，占99%）、絲氨酸Ser（38個，占 88%）、甘氨酸Gly（36個，占83%）和精氨酸Arg（35個，占81%），上述4種氨基酸最為豐富，而半胱氨酸Cys（5個， 占12%）占比最少。總負電荷殘基（Asp+Glu）45，總正電荷殘基（Arg+Lys）49。編碼蛋白的平均親水性為-0216，是一種親水蛋白，脂肪指數為 8621。根據Signal P 41 Server分析，SfHh蛋白N端有一段28個氨基酸的信號肽序列，表明該蛋白可能為分泌蛋白（圖1）。

22SfHh的時空表達分析

測定SfHh在白背飛虱不同發育階段的相對表達量，SfHh 在低齡期（4齡以前）表達量低（圖4a）。此后，其表達量隨著日齡的增加而逐漸升高，最后在5齡第3天達到峰值。SfHh在雌蟲和雄蟲中的表達差異不顯著；SfHh在不同組織中的表達存在顯著差異（圖4b），表達量順序為：腸道gt;翅gt;脂肪體gt;胸部gt;足gt;頭部gt;腹部gt;表皮。白背飛虱SfHh在腸道和翅中的表達量顯著高于其他組織，說明其可能主要在腸道、翅中表達，可以推測SfHh基因可能在參與調控白背飛虱翅的發育、消化、免疫等方面具有重要作用。注：圖中誤差線表示標準誤；柱形圖上不同小寫字母表示差異顯著（P＜005）。

23SfHh RNAi對白背飛虱翅的影響

干擾白背飛虱3齡若蟲SfHh基因的表達后，與對照相比，從若蟲到成蟲階段，dsRNA注射組存活蟲數為47頭，死亡率為4778%。對照組存活蟲數為78頭，死亡率為1333%。SfHh RNAi后24 h，SfHh的mRNA相對轉錄水平下降了62%，48 h干擾效率達到79%（圖5a）。SfHh RNAi組大部分羽化成蟲個體，翅不能正常展開，表現為末端卷曲或彎曲，畸形率高達7412%，而對照組成蟲翅膀無畸形（圖5b）。注：圖中數據以平均值±標準誤表示；“*”表示RNAi處理組與對照組之間差異顯著（“*”表示Plt;005;“**”表示Plt;001）。

3討論與結論

白背飛虱是一種遠距離遷飛昆蟲，成蟲為長翅型或短翅型兩種，自然狀態下，絕大多數的白背飛虱為長翅型［19］。翅為其遷飛、擴散提供了便利。據報道，翅的發育受多基因控制［2021］。早期研究表明，昆蟲翅囊細胞存活需要刺猬信號傳導，刺猬基因可介導Ihog 粘附蛋白降解調節果蠅翅原基細胞分離，從而啟動翅發育進程［2225］。說明Hh是能夠參與調控昆蟲翅發育的重要基因。為研究Hh基因在白背飛虱體內的生物學功能，本研究克隆獲得了白背飛虱SfHh基因序列，解析了SfHh在白背飛虱不同發育階段和不同組織中的表達模式，并通過RNAi技術驗證了SfHh基因的功能。

Hh是通過基因篩選發現的形態發生因子。從無脊椎動物到脊椎動物，胚胎模式化和器官發育都離不開眾所周知的形態發生因子刺猬（Hh）［25］。本研究從白背飛虱中克隆獲得了一條全長2208 bp的Hh基因，命名為SfHh。白背飛虱SfHh的開放閱讀框（ORF）長度為1302 bp，編碼433個氨基酸，與家蠶BmHh（ORF 1149 bp， 編碼382個氨基酸）相似［26］。結構域分析結果表明，SfHh與家蠶、黑腹果蠅相似［2627］，同樣具有典型的HH signal、Hint N和Hint C結構域。推測白背飛虱SfHh與家蠶、黑腹果蠅的Hh存在同樣的翅發育調控功能。

大量研究證實，昆蟲Hh通路基因的表達具有組織特異性，在果蠅的胚胎發育過程中，Hh基因依賴于Wingless（Wg）基因在果蠅的翅和腿原基中的高表達［27］。在果蠅的翅芽中心區域，Hh基因表達后，激活Dpp信號，從而引起Vg和Sal基因在翅芽的廣泛中央區域上調表達，從而啟動翅的伸展進程［2830］。研究人員發現BmHh基因在家蠶的中腸中持續表達，并且這種表達強烈地促進了中腸細胞的增殖，這一發現揭示了家蠶中腸細胞增殖的潛在分子機制［30］。本研究發現，SfHh基因的表達模式與果蠅和家蠶相似，SfHh基因在白背飛虱腸道與翅中表達量高，推測SfHh基因可能參與調控白背飛虱翅的發育和在消化或者免疫等方面具有重要功能。本研究對白背飛虱Hedgehog基因在若蟲到成蟲不同發育階段的表達水平進行了分析，結果發現SfHh基因在5齡第3天時表達量達到峰值，而3齡第1天表達量相對較低。先前的研究顯示，在家蠶中，BmHh在1齡第1天至5齡第7天持續表達，而且BmHh在蛻皮過程中特異性高表達［26］。本研究結果與家蠶的相似，表明該基因在昆蟲蛻皮時可能發揮重要作用。

RNAi 技術可以高效的特異性誘導特定基因沉默，這為全面解析Hh基因功能提供了便利［31］。研究發現，Hh信號通路的轉錄因子Ci（Cubitus Interruptus）在果蠅的翅原基和翅原基中部都有表達，是果蠅翅原基形成的重要參與者［32］，在家蠶中Ci、En（Engrailed）等翅原基基因在RNAi后顯著下調，在表達高峰期敲低該基因的表達水平會導致家蠶翅膀皺縮［26］。本研究結果顯示，SfHh基因沉默后，SfHh的mRNA相對轉錄水平降低了79%，羽化成蟲7412%的個體翅完全褶皺、末端卷曲或彎折等，而對照組除了死亡的蟲體外，75%的若蟲能成功羽化為表型正常的成蟲。有研究表明，抑制家蠶BmHh后，細胞生長也受到了抑制［29］，TcHh基因RNAi可導致赤擬谷盜個體變小［33］。在果蠅中，Hh是調節肢體發育的關鍵因子，通過激活Dpp基因的轉錄，控制肢體的生長和模式［3334］，Dpp可以通過控制發育過程中的翅膀中細胞的生長和增殖速率來確定最終的翅膀大小［34］。在翅發育的過程中，Hh信號先在翅沿前后AP軸在翅成蟲盤中傳遞信號，與Notch和Wg信號通路聯級，形成組織背腹DV軸信號網絡［35］。Hh信號激活前室后緣Dpp和Wg的表達，激活的Dpp信號在廣泛的中央區域上調Vg和Sal基因的表達，從而啟動翅的發育［3539］。Dpp和Wg 基因RNAi均可導致白背飛虱、褐飛虱翅發育畸形［1214］。以上研究結果表明，Hh基因可能與Dpp、Wg等翅發育關鍵基因相互作用調控昆蟲翅的發育過程。

本研究克隆獲得了白背飛虱SfHh基因，解析了其在白背飛虱體內的時空表達模式，明確了SfHh可以參與調控白背飛虱翅的發育，可作為稻飛虱遷飛控制的潛在靶標基因。但SfHh基因的調控機制及其與Dpp、Wg等翅發育關鍵基因的調控關系，還有待進一步研究。

（責任編輯：胡吉鳳）

參考文獻：

[1]賈浩康.白背飛虱三種唾液基因的功能初探［D］.北京：中國農業科學院，2020.

［2］胡國文，朱明華.白背飛虱短翅型雄蟲的觀察［J］.昆蟲知識，1981（4）：154156.

［3］劉佳妮，桂富榮，李正躍.影響白背飛虱翅型分化的相關因子［J］.植物保護學報，2010，37（6）：511516.

［4］沈君輝，尚金梅，劉光杰.中國的白背飛虱研究概況［J］.中國水稻科學，2003（增刊1）：1227.

［5］王小藝，楊忠岐，魏可，等.昆蟲翅型分化的表型可塑性機制［J］.生態學報，2015，35（12）：39883999.

［6］Zera A J，Denno R F.Physiology and ecology of dispersal polymorphism in insects［J］.Annual Review of Entomology，1997，42（1）：207230.

［7］Zhao Z，Zera A J.Differential lipid biosynthesis underlies a tradeoff between reproduction and flight capability in a wingpolymorphic cricket［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2002，99（26）：1682916834.

［8］封傳紅，翟保平，張孝羲.褐飛虱的再遷飛能力［J］.中國水稻科學，2001（2）：4651.

［9］Braendle C，Davis G K，Brisson J A，et al.Wing dimorphism in aphids［J］.Heredity，2006，97（3）：192199.

［10］Ou J，Deng H M，Zheng S C，et al.Transcriptomic analysis of developmental features of Bombyx mori wing disc during metamorphosis［J］.BMC Genomics，2014，15（1）：820.

［11］Liu F，Li K，Li J，et al.Apterous a modulates wing size，bristle formation and patterning in Nilaparvata lugens［J］.Scientific Reports，2015，5：10526.

［12］Yu J L，An Z F，Liu X D.Wingless gene cloning and its role in manipulating the wing dimorphism in the whitebacked planthopper，Sogatella furcifera［J］.BMC Molecular Biology，2014，15：20.

［13］Li X，Liu F，Wu C，et al.Decapentaplegic function in wing vein development and wing morph transformation in brown planthopper，Nilaparvata lugens［J］.Developmental Biology，2019，449（2）：143150.

［14］Long G Y，Yang J P，Jin D C，et al.Silencing of Decapentaplegic （Dpp） gene inhibited the wing expansion in the whitebacked planthopper，Sogatella furcifera （Horváth） （Hemiptera：Delphacidae）［J］.Archives of Insect Biochemistry and Physiology，2022，110（1）：e21879.

［15］Zhou C，Yang X B，Yang H，et al.Role of insecticidemediated transcription of the TOR and JH signaling pathwayrelated genes in the regulation of reproduction in Sogatella furcifera［J］.Entomologia Generalis，2022，42（5）：771779.

［16］Zhou C，Yang X B，Yang H，et al.Role of SfJHAMT and SfFAMeT in the reproductive regulation of Sogatella furcifera and its expression under insecticide stress［J］.Pesticide Biochemistry and Physiology，2021，173：104779.

［17］Wang Z，Long G Y，Jin D C，et al.Knockdown of two trehalase genes by rna interference is lethal to the whitebacked planthopper Sogatella furcifera （Horváth） （Hemiptera：Delphacidae）［J］.Biomolecules，2022，12（11）：1699.

［18］Zeng Q H，Long G Y，Yang H，et al.SfDicer1 participates in the regulation of molting development and reproduction in the whitebacked planthopper，Sogatella furcifera［J］.Pesticide Biochemistry and Physiology，2023，191：105347.

［19］彭娟，張超，安志芳，等.三種稻飛虱翅型分化的遺傳分析［J］.昆蟲學報，2012，55（8）：971980.

［20］袁一楊，陳新，王竹承，等.昆蟲翅多型的分子調控機制研究進展［J］.應用昆蟲學報，2020，57（2）：265271.

［21］張傳溪，潘鵬路，徐海君，等.稻飛虱發育為長翅或者短翅的分子“開關”［J］.科技導報，2016，34（13）：6066.

［22］Tabata T，Kornberg T B.Hedgehog is a signaling protein with a key role in patterning Drosophila imaginal discs［J］.Cell，1994，76（1）：89102.

［23］Lu J，Wang D，Shen J.Hedgehog signalling is required for cell survival in Drosophila wing pouch cells［J］.Scientific Reports，2017，7（1）：11317.

［24］Hsia E Y C，Zhang Y，Tran H S，et al.Hedgehog mediated degradation of Ihog adhesion proteins modulates cell segregation in Drosophila wing imaginal discs[J].Nature Communications，2017，8（1）：1275.

［25］Kumar S，Balczarek K A，Lai Z C.Evolution of the hedgehog gene family[J].Genetics，1996，142：965.

［26］郝向偉.家蠶Hedgehog信號通路相關基因的克隆、鑒定及其功能分析［D］.重慶：西南大學，2013.

［27］Cannac F，Qi C，Falschlunger J，et al.CryoEM structure of the Hedgehog release protein Dispatched［J］.Science Advances，2020，6：7928.

［28］Teleman A A，Cohen S M.Dpp gradient formation in the drosophila wing imaginal disc［J］.Cell，2000，103（6）：971980.

［29］Barrio R，de Celis J F.Regulation of spalt expression in the Drosophila wing blade in response to the Decapentaplegic signaling pathway［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences，2004，101（16）：60216026.

［30］Zhu S，Zhang Y，Abbas M N，et al.Hedgehog promotes cell proliferation in the midgut of silkworm，Bombyx mori［J］.Insect Science，2019，27（4）：697707.

［31］唱通，趙康竹，汪以馼，等.RNAi技術在昆蟲基因組學研究及其生物防控中的研究進展［J］.環境昆蟲學報，2023，45（6）：15141524.

［32］Kotani T.Protein kinaseA activity and Hedgehog signaling pathway［J］.Vitamins amp; Hormones，2012，88：273291.

［33］Farzana L，Brown S J.Hedgehog signaling pathway function conserved in Tribolium segmentation［J］.Development Genes and Evolution，2008，218：181192.

［34］Barrio L，Milán M.Boundary Dpp promotes growth of medial and lateral regions of the Drosophila wing［J］.Elife，2017，6：e22013.

［35］Glise B，Jones D L，Ingham P W.Notch and Wingless modulate the response of cells to Hedgehog signalling in the Drosophila wing［J］.Developmental Biology，2002，248（1）：93106.

［36］Kopp A，BlaControlman R K，Duncan I.Wingless，Decapentaplegic and EGF receptor signaling pathways interact to specify dorsoventral pattern in the adult abdomen of Drosophila［J］.Development，1999，126（16）：34953507.

［37］Mullor J L，Calleja M，Capdevila J，et al.Hedgehog activity，independent of Decapentaplegic，participates in wing disc patterning［J］.Development，1997，124（6）：12271237.

［38］Barrio R，de Celis J F.Regulation of spalt expression in the Drosophila wing blade in response to the Decapentaplegic signaling pathway［J］.Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America，2004，101（16）：60216026.

［39］Vervoort M.hedgehog and wing development in Drosophila：a morphogen at work［J］.Bioessays News amp; Reviews in Molecular Cellular amp; Developmental Biology，2000，22（5）：460468.

Functional Analysis of Hedgehog gene （SfHh） in Whitebacked Planthopper Sogatella furcifera （Horváth）

Chen Ningnan1， Lei Qing1， Wang Zhao2*， Long Guiyun3， Jin Daochao3， Yang Hong3

（1.College of Agricultural Guizhou University， Guiyang 550025， Guizhou， China; 2.College of Greater Health， Kaili University， Kaili 556011， Guizhou， China; 3.Insect Institute of Guizhou University/Guizhou Provincial Key Laboratory for Agricultural Pest Management of the Mountainous Region/ Scientific Observing and Experimental Station of Crop Pests in Guiyang， Ministry of Agriculture， Guiyang 550025， Guizhou， China）

Abstract：The whitebacked planthopper， Sogatella furcifera （Horváth）， is an important migratory pest of rice， and its wings， being crucial organs， enable it to migrate and expand its damage. Consequently， deciphering wing development genes can provide new targets for Integrated Pest Managemant of S. furcifera. Hedgehog （Hh） is an essential gene regulating insect wing development. However， its expression characteristics and biological functions within S. furcifera remain unclear. In this study， we cloned the Hh from S. furcifera， analyzed its spatiotemporal expression patterns， and verified its biological function using RNA interference technology. The results showed that：（1） The expression of SfHh was highest in the 5th instar nymphs， and there were significant differences in expression levels among different tissues， with the highest expression in the gut and wings; （2） After silencing the expression of the SfHh gene using RNA interference， relative transcript levels of SfHh mRNA decreased by 62% compared to the control after 24 hours of interference. Most of the emerged adults exhibited wing folding， curling at the ends， or abnormal bending， while the wings of the control group insects showed no deformities. This indicates that SfHh is an important gene in the wing development process of S. furcifera， and its loss of expression leads to the inability of S. furcifera wings to grow typically. The findings of this study not only provide a new target for the control of S. furcifera and other migratory pests but also enrich the molecular knowledge of wing development in Hemiptera insects.

Keywords：Sogatella furcifera; wing development; Hedgehog; RNAi; functional analysis