《Tissue and Cell》：Ultrastructural characterization of the egg chorion and reproductive anatomy of potato tuber moth,
Phthorimaea operculella (Zeller) (Lepidoptera: Gelechiidae)
编辑推荐：
•首次对Phthorimaea operculella的卵进行超微结构特征描述。•雌性卵巢具有四个多营养卵囊，偶尔存在不对称性。•雄性生殖系统显示睾丸融合和一个复杂的导精器官。•扫描电子显微镜（SEM）显示卵膜具有网状结构，并具有特化的卵孔结构。•卵膜上具有花瓣状的玫瑰花结细胞、
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首次对Phthorimaea operculella的卵进行超微结构特征描述。
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雌性卵巢具有四个多营养卵囊，偶尔存在不对称性。
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雄性生殖系统显示睾丸融合和一个复杂的导精器官。
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扫描电子显微镜（SEM）显示卵膜具有网状结构，并具有特化的卵孔结构。
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卵膜上具有花瓣状的玫瑰花结细胞、多边形细胞和气孔。
引言
马铃薯块茎蛾Phthorimaea operculella（鳞翅目：Gelechiidae科）被认为是全球范围内对马铃薯作物危害严重的害虫。它最初在中美洲和南美洲被发现（Rondon和Gao，2018年），并迅速扩散到世界各地的马铃薯种植区。这种害虫会危害茄科植物，包括马铃薯、番茄和其他重要田间作物（Gilboa和Podoler，1995年）。在该蛾的不同生命周期阶段中，幼虫阶段被认为是最具破坏性的，因为它们会在块茎中钻洞，使块茎无法销售（Kroschel和Schaub，2013年）。
雌性蛾在叶子、茎和块茎上单独或成群产卵。一只雌性蛾在两周内可以产下大约50-100个卵（Tsedaley，2015年）。产下的卵很小、圆形、透明，颜色从白色到黄棕色不等（Adhikari等人，2022年）。幼虫在孵化后3-5天内从卵中孵化出来，开始啃食叶子、茎和块茎，从而导致产量下降。幼虫经过大约10天的啃食后化蛹，6-9天后成为成虫（Alvarez等人，2005年）。Phthorimaea operculella不会进入滞育状态，在田间和非冷藏储存条件下一年内可以产生多达18代（Kabir，1994年）。
这种蛾具有很高的繁殖潜力，并且显然对许多传统的有机磷、氨基甲酸酯和拟除虫菊酯类杀虫剂产生了抗性（Tsedaley，2015年）。传统的控制方法也不十分有效，因为幼虫在其生命的大部分时间里都在块茎内部（Haiba，1994年）。因此，需要实施一种超越这些传统方法的先进控制手段，为这种害虫的管理提供精确和可持续的替代方案。最近的分子技术，如RNA干扰（RNAi）和CRISPR-Cas介导的基因组编辑，提供了分别敲低和敲除与发育和繁殖相关的关键基因的机会。为了开发这样的创新策略，了解昆虫的繁殖方面至关重要，特别是卵的生殖解剖结构和超微结构。在昆虫的生命周期阶段中，卵阶段被认为是通过胚胎注射核糖核蛋白复合物进行基因组编辑的最理想目标。因此，需要详细研究卵膜、卵孔、气孔和表面结构等超微元素，这些结构在胚胎发育、呼吸和对环境压力的抵抗中起着重要作用。这些结构既提供了早期发育的抵抗力，也使其容易受到分子技术的干扰（Gautam等人，2015年；Powell等人，2023年）。与其他鳞翅目蛾不同，关于Phthorimaea operculella卵的生殖解剖结构和超微结构的研究有限，还有很大的探索空间。
然而，目前大多数关于控制Phthorimaea operculella的分子方法都仅限于RNAi（Mohammed等人，2017年；Zhang等人，2024年）。相比之下，CRISPR-Cas基因组编辑尚未在Phthorimaea operculella上得到实验应用，但在其他鳞翅目害虫如Bombyx mori和Spodoptera frugiperda上的成功应用表明了其在精确干扰生育相关基因方面的潜力（Zeng等人，2016年；Gouda等人，2024年）。
在这方面，为将基因组编辑技术应用于这种害虫建立前提条件是必要的。因此，本次对Phthorimaea operculella卵膜超微结构和生殖解剖结构的研究将为实施基因组编辑策略提供必要的生物学基础，从而超越化学控制方式，实现精确和可持续的害虫管理。
章节摘要
Phthorimaea operculella的实验室饲养
用于本研究的Phthorimaea operculella实验室菌株（国家编号：NBAIR-DGR-GEL-03）自2024年以来一直在印度班加罗尔的ICAR-NBAIR基因组资源部门（纬度13.0270°N，经度77.5843°E）饲养，且未接触任何杀虫剂。昆虫在新鲜的、未经处理的马铃薯块茎上饲养，并在控制生长室内维持，温度为27±1°C，相对湿度为60±5%，光照周期为14:10小时。卵孵化后，第一龄幼虫...
雌性外部生殖系统
雌性的外部生殖器由产卵器、信息素腺、硬化的表皮和肛门乳突组成（图1A）。有两个开口：位于第8腹节和第10腹节的生殖孔和肛门孔。产卵器位于第9腹节的末端，细长且可伸缩，适合精确产卵。它由硬化的瓣膜支撑，引导卵从生殖腔传递到外部环境。
讨论
本研究首次全面描述了Phthorimaea operculella的生殖解剖结构和卵膜超微结构，从而为其生殖生物学建立了形态学框架，并为未来的分子研究提供了便利。尽管生殖系统的一般组织符合保守的双性鳞翅目昆虫体结构，但本研究发现的一些独特结构特征提供了重要的生物学信息...
结论
本研究建立了Phthorimaea operculella生殖系统和卵膜的全面结构框架，为其生殖生物学提供了关键见解。雄性和雌性生殖结构的保守组织以及观察到的变异（如卵囊不对称性）反映了其功能稳定性和适应变性。卵膜的不同区域特化，包括明确的卵孔和气孔结构...
CRediT作者贡献声明
Nandhini D：写作——审稿与编辑。Mahendiran G：可视化。Mohan M：写作——审稿与编辑、监督、概念化。Doddachowdappa Sagar：写作——初稿、监督、项目管理、概念化。Logeswaran K：写作——审稿与编辑、可视化。Suresh R. Jambagi：写作——审稿与编辑、可视化、方法论。Pranita Roy：写作——初稿、可视化、方法论、调查。
致谢
印度农业研究理事会（ICAR）研究生院在研究期间提供的奖学金和支持。本研究得到了印度农业研究理事会（Indian Council of Agricultural Research）和印度政府农业研究与发展部的支持。这项工作是ICAR-国家农业昆虫资源局内部项目“CRISPR/Cas9介导的基因编辑”的成果
Pranita Roy|Suresh R. Jambagi|K. Logeswaran|Doddachowdappa Sagar|M. Mohan|D. Nandhini
