几丁质是一种富含氮的多糖，是仅次于纤维素的第二大天然聚合物，由N-乙酰-D-葡糖胺单元通过β-1,4-糖苷键连接而成（Merzendorfer和Zimoch，2003；Moussian等人，2005）。在昆虫中，几丁质是表皮、气管和周质基质的结构成分，提供机械保护并维持身体形状。然而，这种坚硬的屏障也限制了生长和形态的可塑性。为了适应发育，昆虫会经历周期性的蜕皮（ecdysis），在此过程中旧表皮被消化并被新表皮取代（Yang等人，2021；Zhao等人，2018）。这些过程由内分泌信号（如蜕皮甾醇）调控，并涉及在特定发育阶段的几丁质的严格调控的合成和降解。
几丁质的降解主要由两种酶系统介导：几丁质酶（Chts）和β-N-乙酰葡糖胺酶。Chts将聚合的几丁质水解为可溶性寡糖，这些寡糖进一步被β-N-乙酰葡糖胺酶降解为N-乙酰-D-葡糖胺单体（Chen等人，2018）。几丁质合成和降解之间的平衡对于成功的蜕皮、表皮重塑和胚胎后发育至关重要。因此，Chts在变态过程中的几丁质周转和组织分化中起着关键的生理作用（Zhu等人，2008；Liu等人，2019）。
昆虫拥有多个属于糖苷水解酶家族18（GH18）的Cht基因，该家族通过Pfam结构域PF00704进行鉴定。这个家族的成员包括具有催化活性的Chts和非酶性的几丁质酶样蛋白，如想象盘生长因子（IDGFs）。自从首次从Manduca sexta中完全克隆出Cht cDNA（Kramer等人，1993）以来，昆虫基因组学的进展极大地扩展了我们对几丁质酶多样性的理解。比较基因组学和转录组学分析揭示了来自鞘翅目（Coleoptera）、半翅目（Hemiptera）、双翅目（Diptera）、鳞翅目（Lepidoptera）和直翅目（Orthoptera）昆虫中的众多Cht和Cht同源基因（Rabadiya和Behr，2024）。
系统发育和结构研究表明，根据结构域组织和序列相似性，昆虫Chts被分为11个主要组（I-X，加上一个鳞翅目特异组H）（Tetreau等人，2015）。功能分析表明各组具有特定的生理作用。I组几丁质酶（Cht5）包含一个催化结构域和一个几丁质结合结构域（CBD），参与Myzus persicae和Tribolium castaneum的蜕皮过程中的表皮降解（Zhang等人，2025；Kim等人，2024）。II组几丁质酶（Cht10）通常包含多个催化和CBD结构域，在Ostrinia furnacalis和Leptinotarsa decemlineata的变态过程中对表皮周转至关重要（Qu等人，2021；Chen等人，2024）。III组几丁质酶（Cht7）参与T. castaneum蛹期到成虫期的翅膀扩展和腹部收缩（Noh等人，2018）。IV组几丁质酶（Cht8）包含催化和CBD结构域，在Helicoverpa armigera的中肠中主要表达，表明它们在几丁质消化中起作用（Hu等人，2022）。V组成员（IDGFs）没有催化活性，但具有支持生长的作用，例如在Sarcophaga peregrina中促进成虫出现（Feng等人，2023）。其他Chts，包括Cht11-1、Cht11-2、Cht3、Cht1和Cht2，与几种物种的表皮形成和蜕皮有关（Pesch等人，2016；Zhang等人，2025；Liu等人，2024；Chen等人，2024）。
烟草甲虫Lasioderma serricorne（Fabricius）是一种全球性的储藏产品害虫，会损害烟草、茶叶、药用植物和谷物（Li等人，2009）。它的生理可塑性使其能够在多种环境条件下生存。雌虫在隐蔽的基质中产卵，幼虫在材料内部取食，这使得早期检测和控制变得困难。虽然人们对其害虫地位给予了大量关注，但其生长和发育的生理机制仍知之甚少。了解L. serricorne中的几丁质代谢为探索鞘翅目昆虫在分子水平上如何协调表皮重塑和蜕皮提供了有价值的框架。尽管传统上使用磷化氢等化学熏蒸剂来控制L. serricorne，但抗性已经普遍存在（Edde，2019；Kim等人，2020；Liu等人，2023）。除了害虫控制之外，这种抗性还突显了阐明有助于生存和发育强健性的内在生理适应的重要性。在分子水平上，研究几丁质酶基因的功能为理解蜕皮调节、表皮周转和发育时间的关键生理过程提供了直接途径。
RNAi提供了一种强大的功能基因组学工具，通过沉默特定靶点来体内探索基因功能。在昆虫生理学的背景下，RNAi使我们能够剖析协调几丁质代谢、内分泌信号和组织重塑的基因网络。由于脊椎动物和植物中不存在几丁质，Cht基因为研究昆虫如何维持几丁质稳态和执行发育转变提供了理想的分子入口点。在这项研究中，从L. serricorne中鉴定并表征了九个Cht基因。分析了它们在发育阶段和组织中的空间和时间表达模式，以确定其在表皮形成、降解和蜕皮中的潜在作用。使用RNAi进行了功能分析，以评估基因沉默对蜕皮和变态进程的影响。这项研究解决了节肢动物发育中的基本生理问题：（1）L. serricorne的蜕皮周期中Cht基因是如何时间调控的？（2）哪些Cht基因表现出特定的时空表达模式？（3）Cht基因表达的破坏如何影响蜕皮和变态的生理过程？我们认为，通过将基因表达模式与发育生理联系起来，这项研究加深了我们对L. serricorne中几丁质代谢的分子和酶促调控的理解。这些发现有助于更广泛地了解昆虫蜕皮生理学，并提供了关于几丁质酶基因家族在节肢动物中如何多样化和特化的分子见解。
