烟粉虱MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin的克隆及特性分析

【目的】明确烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin是否参与吡虫啉耐药性。【方法】根据已有烟粉虱转录组数据,利用RT-PCR克隆Btarrestin的全长序列,进行生物信息学分析。通过qPCR分析Btarrestin在烟粉虱MED隐种各个龄期(卵,1-2龄、3龄、4龄若虫,雌、雄成虫)以及吡虫啉处理(100 mg/L)后成虫中的表达量变化,明确其时空表达模式。利用RNAi技术沉默Btarrestin,观察沉默前后Btarrestin表达量和烟粉虱MED隐种成虫死亡率变化。【结果】成功克隆烟粉虱MED隐种Btarrestin的cDNA序列(GenBank登录号: MK204377),编码区全长1 227 bp,编码409个氨基酸,预测所编码的蛋白分子量约为45.33 kD,理论等电点(pI)为8.38。保守结构域分析表明,Btarrestin具有Arrestin_N和Arrestin_C两个超家族保守结构域,符合抑制蛋白家族特征。分子系统树分析表明,Btarrestin与褐飞虱Nilaparvata lugens的Arrestin亲缘关系最近。Btarrestin的表达量随烟粉虱MED隐种的生长发育逐渐升高,成虫期表达量最高。100 mg/L吡虫啉处理成虫24 h后Btarrestin的表达量较对照增加了2.39倍。RNAi干扰Btarrestin后进行生物测定,烟粉虱MED隐种成虫的死亡率上升了31.27％。【结论】Btarrestin可能与烟粉虱MED隐种对吡虫啉的耐药性有关。     

烟粉虱MEAM1隐种磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因克隆与表达分析

【目的】本研究旨在从烟粉虱Bemisia tabaci中东-小亚细亚1隐种(Middle East-Asia Minor 1, MEAM1)中克隆磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶(phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase, PHGPX)基因,鉴定其在烟粉虱不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达情况,明确其在烟粉虱应对外界环境压力中的功能。【方法】利用3′RACE克隆和测定烟粉虱MEAM1隐种内PHGPX基因的cDNA全长序列,并对其编码的氨基酸序列进行生物信息学分析;利用定量RT-PCR技术对该基因在烟粉虱MEAM1隐种不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的表达量进行分析。【结果】获得了烟粉虱MEAM1隐种两个磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因的全长cDNA序列,分别命名为BtB-PHGPX1(GenBank登录号:KY312116)和BtB-PHGPX2(GenBank登录号:KY312117)。序列分析表明,BtB-PHGPX1基因开放阅读框全长732 bp,编码243个氨基酸;BtB-PHGPX2基因开放阅读框全长567 bp,编码188个氨基酸。序列比对结果表明两基因的编码蛋白内均具有谷胱甘肽过氧化物酶保守的半胱氨酸、谷氨酰胺和色氨酸残基位点。BtB-PHGPX1在烟粉虱MEAM1隐种卵内表达量显著高于其在若虫、伪蛹、雌成虫和雄成虫内的表达量,BtB-PHGPX2在烟粉虱MEAM1隐种卵内的表达量显著低于其在若虫、伪蛹和雌成虫内的表达量(P<0.05)。BtB-PHGPX1和BtB-PHGPX2在雌成虫内的表达量均显著高于雄成虫内。吡虫啉处理雌成虫2 h时两基因的表达量均较对照显著提高(P<0.05),处理后5, 10和24 h时其表达量均较对照显著下降(P<0.01)。【结论】本研究克隆了烟粉虱MEAM1隐种两个PHGPX基因的序列全长,明确了其在不同发育阶段及吡虫啉处理不同时间后雌成虫体内的差异表达,推测PHGPX在烟粉虱抵御环境压力及杀虫剂胁迫时可能发挥着重要的防御作用。     

下调烟粉虱MED隐种BtabCSP6表达对番茄黄化曲叶病毒传播的影响

【目的】番茄黄化曲叶病毒(tomato yellow leaf curl virus, TYLCV)是对农业生产造成威胁的主要病毒之一,自然条件下通过媒介昆虫烟粉虱Bemisia tabaci传播。已有研究表明烟粉虱雌成虫比雄成虫具有更强的获毒与传毒能力。本研究旨在探明烟粉虱化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因BtabCSP6表达对病毒传播的影响,为控制病毒发生寻找新途径。【方法】使用TYLCV侵染性克隆方法获得带毒番茄植株,微虫笼收集不带毒烟粉虱MED隐种成虫固定在感染TYLCV的番茄植株叶片获毒48 h;利用RT-qPCR技术测定分别取食感染和未感染TYLCV番茄植株的烟粉虱MED隐种雌雄成虫体内BtabCSP1-8基因表达量变化;通过饲喂法利用RNAi对烟粉虱MED隐种雌成虫BtabCSP6基因进行干扰48 h后饲喂TYLCV感染的番茄植株,测定烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和传毒率。【结果】RT-qPCR检测结果表明,与未侵染的烟粉虱MED隐种雌成虫相比,侵染TYLCV的雌成虫体内BtabCSP3和BtabCSP6基因的表达量变化最为显著。同样地,在侵染TYLCV的雄成虫体内,BtabCSP4和BtabCSP6表达量的变化最为明显。饲喂dsBtabCSP6 48 h后,烟粉虱MED隐种雌成虫体内BtabCSP6表达量降低;取食感染TYLCV番茄植株不同时间烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和不同数量雌成虫对未感染TYLCV的番茄植株的传毒率与对照相比均显著降低。【结论】下调烟粉虱MED隐种雌成虫体内BtabCSP6基因的表达,可显著降低烟粉虱MED隐种雌成虫的获毒率和传毒率,说明BtabCSP6可能影响TYLCV传播。     

烟粉虱MEAM1隐种卵黄原蛋白受体基因cDNA的克隆、 序列分析及在不同发育时期的表达

卵黄原蛋白受体（vitellogenin receptor, VgR）是卵黄原蛋白被卵母细胞摄取的关键因子, 在卵黄发生和卵母细胞发育等生理过程中发挥着重要作用。为探讨烟粉虱Bemisia tabaci VgR的功能, 我们采用RT-PCR和RACE等技术扩增了烟粉虱MEAM1隐种B. tabaci Middle East-Asia Minor 1 (MAEM1) 的VgR基因cDNA 全长序列。生物信息学分析表明, 烟粉虱MEAM1隐种的VgR基因cDNA全长5 774 bp, 编码1 919个氨基酸, 推测分子量约201 kDa, N-端前31个氨基酸为信号肽。烟粉虱MEAM1隐种的VgR属于低密度脂蛋白受体（low density lipoprotein receptor, LDLR）家族, 蛋白质三维结构预测分析表明, 该受体具有LDLR家族基因典型的保守功能结构域。通过实时荧光定量PCR技术研究了烟粉虱MEAM1隐种VgR基因不同发育时期的表达, 结果表明VgR基因在伪蛹期开始表达, 并在羽化后1 d达到高峰, 此后逐渐降低, 3 d后又逐渐升高, 直至羽化后7 d达到峰值。研究结果丰富了卵黄原蛋白受体家族基因的数据库, 为今后深入研究并揭示烟粉虱卵黄发生的调控机制奠定了基础。     

MED烟粉虱钙结合蛋白的鉴定及表达分析

【目的】钙结合蛋白作为钙信号传导途径的组分,通过与钙离子结合实现其生物学功能,调控细胞信号传导和细胞生命周期等过程,且钙结合蛋白可以通过与植物中钙离子结合降低钙离子浓度来保持昆虫的持续摄取。为明确钙结合蛋白在MED (Mediterranean)烟粉虱Bemisia tabaci体内的时空表达模式,烟粉虱取食后钙结合蛋白的表达特征及取食不同寄主的烟粉虱体内钙结合蛋白的表达量变化情况。【方法】利用RT-PCR和基因克隆得到烟粉虱钙结合蛋白cDNA序列,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析其在烟粉虱不同组织、不同龄期、不同寄主以及烟粉虱饥饿诱导取食后不同时间点的表达模式。【结果】生物信息学分析结果显示:烟粉虱钙结合蛋白基因的开放阅读框为669bp,编码一个由222个氨基酸组成的蛋白,其N端包含一段长为22个AA的信号肽序列,C末端具有钙离子结合位点。系统进化分析表明:烟粉虱钙结合蛋白与半翅目昆虫关系最近,分属同支。荧光定量PCR结果显示:钙结合蛋白在烟粉虱头部的表达量显著高于胸部、腹部、足和翅的表达量;钙结合蛋白在烟粉虱整个发育阶段均有表达,4龄若虫的表达量最高,卵期表达量最低,1-2龄、3龄、4龄和成虫期的表达量分别为卵期表达量的4.38倍、5.47倍、16.76倍和5.03倍;钙结合蛋白在取食棉花、辣椒和番茄3种不同寄主的烟粉虱中的表达量无显著性差异;饥饿诱导取食后1 h的烟粉虱成虫钙结合蛋白的表达量显著高于取食0 h,为取食0h的2.12倍。【结论】本研究克隆了烟粉虱钙结合蛋白基因并对其在烟粉虱中的表达模式进行分析,为进一步明确烟粉虱钙结合蛋白功能研究奠定基础。     

烟粉虱传毒相关蛋白基因的克隆及其表达量分析

【目的】烟粉虱Bemisia tabaci(Gennadius)是一种世界性的入侵性害虫,其传播的番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)给我国番茄生产造成巨大经济损失。为了阐明烟粉虱传播双生病毒的机理,本文拟研究明确B和Q烟粉虱体内传毒相关蛋白Gro EL基因及其表达量。【方法】采用特异性引物克隆了B和Q烟粉虱内共生菌编码的传毒相关蛋白Gro EL基因,并进行序列分析;并利用荧光定量PCR技术检测两种生物型及其获取双生病毒前后该基因的相对表达量。【结果】烟粉虱内共生菌Hamiltonella编码的Gro EL基因全长为1 668 bp,编码555个氨基酸;B、Q烟粉虱该基因的核苷酸序列相似性为99.94%,氨基酸同源性为99.82%;带毒烟粉虱中Gro EL基因的表达量显著高于未带毒的对应生物型烟粉虱;无论带毒与否,Q烟粉虱该基因的表达量均显著高于B(P<0.05)。【结论】烟粉虱携带TYLCV后可诱导Gro EL的表达量升高,B和Q烟粉虱中Gro EL基因及其表达量均存在差异,这可能是B和Q烟粉虱传毒效率存在显著差异的原因之一。     

烟粉虱MED隐种钙离子结合蛋白基因的RNAi及其生物学效应

【目的】前期研究发现烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种2个钙离子结合蛋白(BtCaBP1和BtCaBP2)参与烟粉虱对溴氰虫酰胺的应激反应。本研究旨在通过RNAi干扰钙离子结合蛋白基因,系统揭示钙离子结合蛋白对烟粉虱的生物学影响。【方法】通过dsRNA饲喂法分别干扰烟粉虱MED隐种成虫钙离子结合蛋白基因BtCaBP 1和BtCaBP 2后,qPCR检测BtCaBP 1和BtCaBP 2的表达量;观测并比较了RNAi 3 d后处理组(分别饲喂ds BtCaBP 1和ds BtCaBP 2)和对照组(饲喂ds EGFP)间烟粉虱MED隐种亲代成虫(雌雄)寿命、单雌产卵量以及子一代的卵孵化率和成虫前期发育历期等生物学参数。【结果】分别饲喂ds BtCaBP 1和ds BtCaBP 23 d后,处理组烟粉虱MED隐种靶标基因BtCaBP 1和BtCaBP 2的表达量较对照组均显著降低。处理组中干扰BtCaBP 2后的亲代烟粉虱MED隐种成虫寿命(雌:15.46±1.24 d;雄:13.84±0.38 d)较对照组的(雌:13.25±0.58 d;雄:12.67±0.65 d)显著延长;处理组的单雌产卵量(39.53±3.04)比对照组的(76.06±4.76)显著降低;处理组子一代卵孵化率(81.58%±4.42%)比对照组的(87.22%±3.21%)显著降低;子一代成虫前期发育历期处理组(24.42±1.09 d)比对照组的(27.52±1.73 d)显著缩短。而干扰BtCaBP 1基因后,亲代及子一代上述生物学参数没有显著变化。【结论】干扰BtCaBP 1和BtCaBP 2对烟粉虱MED隐种具有不同的生物学效应,该结果为后续进一步研究钙离子结合蛋白的生物学功能提供了参考。     

内共生菌Cardinium对烟粉虱MED隐种耐药性的影响

【目的】次生内共生菌感染可影响烟粉虱Bemisia tabaci对杀虫剂的敏感性。本研究旨在揭示内共生菌Cardinium感染对烟粉虱B. tabaci MED隐种耐药性的影响。【方法】室内测定海南陵水与山东寿光烟粉虱MED隐种种群内遗传背景一致的Cardinium感染与未感染品系对不同浓度新烟碱类杀虫剂噻虫嗪和吡虫啉的耐药性。【结果】各浓度噻虫嗪和吡虫啉处理后,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著降低;100, 150, 175和200 mg/L噻虫嗪以及175和200 mg/L吡虫啉处理后,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系死亡率比未感染品系显著上升。相对于未感染品系,烟粉虱陵水种群感染Cardinium品系对噻虫嗪、吡虫啉的抗性倍数(RR)分别是1.355和1.847,烟粉虱寿光种群感染Cardinium品系的RR分别是0.790和0.847。【结论】内共生菌Cardinium感染能影响烟粉虱MED隐种对噻虫嗪和吡虫啉的耐药性,且这种影响在不同种群间存在差异。研究结果对于揭示烟粉虱MED隐种的种群适应性及扩张机制具有重要参考价值。     

艾草和窃衣挥发物的提取鉴定及其对烟粉虱MED隐种成虫选择性的影响

[目的]在前期研究中,我们发现艾草Artemisia argyi和窃衣Torilis scabra都有吸引或驱避昆虫的作用.然而还未见有研究报道艾草和窃衣以及它们的挥发物对烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种成虫的作用.本研究旨在检测能否利用艾草和窃衣及其挥发物对烟粉虱MED隐种成虫实施绿色防控.[方法]通过...     

烟粉虱MEAM1和MED成虫在辣椒上传播番茄褪绿病毒的特性

【目的】分析与比较烟粉虱Bemisia tabaci MEAM1和MED成虫在辣椒Capsicum annuum植株上对番茄褪绿病毒(tomato chlorosis virus, ToCV)的传播差异,解析媒介昆虫-病毒-寄主植物间的互作关系,为田间辣椒上ToCV防治提供参考。【方法】利用烟粉虱MEAM1和MED成虫及ToCV cDNA侵染性克隆,对烟粉虱MEAM1和MED成虫在辣椒植株上获取和传播ToCV的能力进行比较,同时比较烟粉虱MEAM1和MED成虫在健康和携带ToCV辣椒植株上的取食偏好。【结果】在感染ToCV的辣椒植株上接虫后96 h内,烟粉虱MEAM1和MED成虫体内病毒积累量逐渐增加,MED成虫获毒速度和病毒积累量均大于MEAM1成虫的,MED成虫获毒量是MEAM1成虫的1.74倍;MED成虫在辣椒植株上的传毒量明显高于MEAM1成虫,传毒量平均相差9倍,且MED成虫传毒率比MEAM1成虫高29%。MEAM1和MED成虫对健康和感染ToCV的辣椒植株的取食偏好相似,都明显倾向于取食被ToCV侵染的辣椒植株。【结论】烟粉虱MED成虫在辣椒植株上获取、传播ToCV的能力均高于烟粉虱MEAM1成虫,这也是ToCV在我国大面积发生的一个重要原因。     

辣椒碱对烟粉虱的生物活性及生长发育和生殖力的影响

在实验室条件下研究了辣椒碱对烟粉虱的生物活性及生长发育和生殖力的影响.结果表明:辣椒碱对烟粉虱各虫态均有杀虫活性,且随辣椒碱浓度的增大活性增强;辣椒碱浸叶法/浸虫法处理对烟粉虱成虫、卵和若虫的毒力(LC50分别为3525.79、1603.29和1526.27mg·L-1))均高于内吸法处理(LC50分别为5360.04、2359.19和5897.43 mg.L-1),两种处理方法下辣椒碱对烟粉虱卵的毒力均明显高于对成虫的毒力;2000和4000 mg·L-1浓度辣椒碱对烟粉虱成虫具有明显的拒食作用,烟粉虱在该两种浓度辣椒碱处理过的棉花叶上取食24 h的蜜露分泌量均显著低于取食非处理棉花叶后的蜜露分泌量;辣椒碱各试验浓度对烟粉虱成虫均表现出较强的产卵忌避作用,当辣椒碱处理浓度达4000 mg·L-1时,对烟粉虱的选择性产卵忌避率和非选择性产卵忌避率分别高达94.2％和83.0％.500、1000和2000 mg·L-1辣椒碱浸渍处理对烟粉虱存活卵和若虫的发育历期、成虫羽化率均没有影响,但辣椒碱4000mg·L-1处理明显延长烟粉虱若虫发育历期、降低成虫羽化率.不同浓度辣椒碱处理均明显抑制烟粉虱生殖力,且这种抑制作用随辣椒碱浓度的增大而增强.     

转铁蛋白基因烟草中内源铁蛋白基因的差异表达及含铁量的变化

铁蛋白是一种由24个亚基组成的高分子贮藏蛋白质,可以储存多达4500个铁原子,在动植物及微生物的新陈代谢中起着非常重要的作用。有研究表明,外源铁蛋白的大量表达可以提高植物储存铁离子的能力。为了明确外源铁蛋白基因转化植物中内源铁蛋白基因差异表达与植物含铁量的关系,本研究在成功获得2个烟草铁蛋白基因的全长cDNA克隆NtFerl（登录号：ay083924）和NtFer2（登录号：ay141105）的基础上,以烟草品种SR-1（Nicotiana tabacum cv．Petit Havana SR-1）为受体,培育了转铁蛋白基因烟草。将双元载体pBI121中的GUS基因用来自大豆的铁蛋白基因SoyFer1（登录号：m64337）置换,利用农杆菌介导法转化烟草叶盘,获得在CaMV35S启动子驱动表达的大豆铁蛋白基因转化烟草植株。Northern杂交和Western杂交分析表明外源铁蛋白基因在转基因烟草中得到了正确表达。比较转基因烟草和非转基因烟草的内源铁蛋白基因表达强度、叶片铁含量、根系铁还原酶活性、株高和鲜重表明,外源铁蛋白基因不但促进了NtFer1的表达,提高转基因植株的储存铁的能力和根系铁还原酶活性,而且促进植株的生长速度。以上结果说明,外源铁蛋白基因转化烟草中内源铁蛋白基因的表达、铁离子的还原吸收及光和作用都得到了进一步的提高。     

飞蝗发育相关基因Omb的克隆、原核表达及时空表达分析

【目的】本研究克隆飞蝗Locusta migratoria发育相关的optomotor-blind(Omb)基因,并对其进行序列和表达分析,旨在更好地了解Omb基因在飞蝗翅发育中的作用及为进一步蝗灾的治理和防治提供新的理论依据。【方法】利用RT-RCR扩增飞蝗Omb基因cDNA序列,采用生物信息学软件分析该基因的核苷酸和氨基酸序列,利用MEGA 6. 0构建昆虫纲分子系统进化树;构建重组表达载体pET-30a/LmOmb,转化到大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中,SDS-PAGE及Western blot鉴定重组表达蛋白;基于qPCR技术分析Omb基因在飞蝗不同发育时期及成虫不同组织中的表达谱。【结果】克隆获得飞蝗Omb基因部分cDNA序列,命名为LmOmb(GenBank登录号:MG867658),其长792 bp,编码264个氨基酸,在第37-219位氨基酸之间存在一个T-box superfamily保守结构域。同源序列比对分析表明Lm Omb与褐飞虱Nilaparvata lugens Nl Omb氨基酸序列一致性为93%。在IPTG诱导下目标蛋白以6×His标签融合蛋白的形式在宿主菌中得到稳定表达。荧光定量PCR结果显示LmOmb基因在飞蝗不同发育时期均有表达,其中胚胎期的表达量最高,进入若虫期后表达量下降,且各龄若虫之间表达量相对平稳。Lm Omb基因在雌性和雄性成虫的胸部、足、腹部和翅中都有表达,且雌性和雄性之间表达量明显不同。【结论】LmOmb基因可能参与了飞蝗的胚胎发育。研究结果为进一步研究飞蝗LmOmb的功能提供了依据。