家蚕磷酸吡哆醇氧化酶基因的表达谱分析

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B6关键代谢酶磷酸吡哆醇氧化酶（pyridoxine- 5′-phosphate oxidase, PNPO）基因在家蚕不同发育阶段及5龄幼虫不同组织中的表达差异。【方法】将家蚕PNPO基因的重组表达质粒pET-22b(+)-PNPO转化入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta中诱导表达, 纯化蛋白制备多克隆抗体。分别采用荧光定量PCR和Western blot方法对家蚕PNPO基因进行了转录水平和翻译水平的表达分析。【结果】在家蚕发育水平上, 5龄幼虫的PNPO翻译量为最高。PNPO基因在5龄幼虫各组织中的转录水平由高到低依次为精巢、 头、 中肠、 马氏管、 卵巢、 表皮、 脂肪体、 丝腺; 翻译量也以精巢为最高, 其次是头、 中肠和马氏管。【结论】明确了PNPO在家蚕各发育阶段及5龄幼虫各组织中的表达情况。     

家蚕翅原基细胞的凋亡和自噬分析

【目的】家蚕Bombyx mori翅原基在生长分化过程中伴随着造血器官和翅囊等组织的消失。本研究旨在分析家蚕翅原基生长分化过程中是否存在细胞凋亡和细胞自噬。【方法】制作蛹期0 d翅原基石蜡切片,利用TUNEL法检测细胞凋亡情况;提取5龄第3天、5龄第6天、上簇第1天、预蛹期、蛹期0 d及蛹期第3天的翅原基总RNA,反转录成c DNA,利用定量PCR检测凋亡和自噬相关基因的表达水平;检测了细胞凋亡相关的Caspase 3和细胞自噬相关的酸性磷酸酶活性。【结果】TUNEL染色发现蛹期0 d的翅原基出现部分细胞凋亡现象;细胞凋亡相关基因Caspase 3和Nc主要在5龄幼虫期有高水平表达,细胞凋亡抑制因子IAP主要在幼虫末期有较高水平的表达;Caspase 3酶活性在上簇第1天出现峰值;细胞自噬相关基因Atg5,Atg6,Atg8和Atg12主要在幼虫末期有较高水平的表达;酸性磷酸酶活性也主要在幼虫末期较高。【结论】在幼虫期可能存在细胞凋亡,抑制了翅原基细胞的增殖,进而阻止了翅原基的生长分化;在幼虫末期可能同时存在细胞凋亡和自噬,促进翅囊等的退化,同时阻止了翅原基细胞的增殖,推动了翅原基向蛹翅的发育。     

吡哆醛激酶基因在家蚕体内的时空表达特征

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B₆关键代谢酶吡哆醛激酶（pyridoxal kinase, PLK）在家蚕不同组织间的表达差异。【方法】原核表达家蚕重组PLK, 获得目的蛋白制备多克隆抗体, 利用Western blot方法对PLK在家蚕不同发育时期、 5龄第3天幼虫不同组织及5龄不同日龄幼虫表皮、 头部和马氏管中的表达进行分析; 并采用实时荧光定量PCR的方法对PLK基因在家蚕不同组织中的mRNA转录水平进行比较。【结果】PLK在家蚕5龄幼虫的表达水平最高, 在5龄第3天幼虫各组织中的表达由高到低依次为： 精巢、 马氏管、 表皮、 中肠、 头部、 卵巢、 脂肪体、 丝腺; 5龄期不同日龄幼虫表皮组织的表达差异最大, 头部和马氏管中均为前期表达量稍高于后期。在转录水平方面, 精巢的表达量最高, 其次是马氏管和头部。【结论】PLK在家蚕不同发育时期及组织中的差异表达进一步证实PLK在家蚕VB6代谢中的生物学功能的重要性。     

家蚕Sox家族基因BmDichaete的克隆与表达分析

【目的】Sox家族是一类转录调控因子,在多细胞动物的发育过程中起到了极其重要的作用。本研究旨在获得家蚕Bombyx mori Sox家族基因,并分析其在幼虫不同组织和发育阶段的表达模式及功能。【方法】采用cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends,RACE)克隆家蚕Sox家族基因,并对其序列进行生物信息学分析。构建原核表达载体,诱导原核表达并得到其蛋白的多克隆抗体,并以Western blot验证其蛋白在家蚕胚胎发育时期(产卵后24,48,72,96,120,144,168,192和216 h)和蚁蚕的表达特征。同时,使用半定量RT-PCR技术分析这一基因在家蚕整个发育过程以及5龄第3天幼虫不同组织(精巢、卵巢、神经节、头部、丝腺、脂肪体、马氏管、中肠、后肠、表皮、血液、气管)中的表达谱。【结果】克隆获得一个家蚕Sox家族基因,将其命名为BmDichaete(Gen Bank登录号:KY914554),其cDNA序列全长为1 541 bp,开放阅读框长741 bp,编码246个氨基酸,预测分子量大小为27.3 kD,等电点为9.89。同源序列比对和系统进化分析显示,BmDichaete具有Sox家族的典型HMG结构域,并与其他鳞翅目昆虫的Dichaete蛋白具有较高的同源性。对其表达模式分析发现,BmDichaete在家蚕整个发育时期都有表达,从胚胎发育后期到蛹前期持续高表达,在蛹后期及成虫期表达量有所下降,并且该基因在家蚕5龄第3天幼虫的卵巢、头部、丝腺及后肠组织中显著高表达。Western blot分析结果显示,BmDichaete在家蚕胚胎发育过程中持续而稳定地表达。【结论】家蚕BmDichaete具有典型HMG结构域,属于Sox家族成员。BmDichaete在家蚕胚胎发育的各个时期都发挥作用。本研究为进一步探索该基因在家蚕中的功能奠定了基础。     

LncRNA63及其共表达基因Hr3在家蚕中的表达和功能分析

【目的】本研究旨在通过对一个新的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)及其共表达基因在家蚕Bombyx mori中的表达和功能进行分析,进一步阐明lncRNA在调控家蚕变态发育中的分子机制。【方法】基于前期家蚕脂肪体转录组测序数据,我们发现在蜕皮激素20E(2 μg/μL)处理5龄幼虫早期的脂肪体中lncRNA63表达显著上调,家蚕激素受体基因Hr3与之共表达。利用qRT-PCR对lncRNA63和Hr3在家蚕不同发育时期(4-5龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、体壁、血淋巴、中肠、马氏管、脂肪体、丝腺、精巢和卵巢)和2 μg/μL 20E处理2, 6, 12和24 h后5龄幼虫脂肪体中的表达谱进行分析;采用核质分离检测和原位杂交技术检测lncRNA63在家蚕BmN细胞中的定位;利用dsRNA干涉家蚕5龄幼虫个体中lncRNA63的表达,并利用qRT-PCR检测RNA干涉lncRNA63对头、丝腺、脂肪体和体壁中Hr3表达的影响。【结果】qRT-PCR结果表明,lncRNA63和Hr3在家蚕羽化前的蛹末期有一个表达高峰;二者在家蚕5龄幼虫头、体壁和丝腺中都有较高表达;lncRNA63和Hr3在2 μg/μL 20E处理2, 6和12 h的家蚕5龄幼虫脂肪体中较对照组(无水乙醇处理组)都显著上调,24 h下降到与对照组相当水平,二者的表达趋势完全一致。LncRNA63主要定位于BmN细胞核,但20E可诱导lncRNA63的核质迁移。利用dsRNA干涉lncRNA63表达后,Hr3的表达显著下调。【结论】20E不仅可调控lncRNA63的表达,还可诱导lncRNA63的核质迁移;lncRNA63可通过调控共表达基因Hr3的表达参与家蚕的变态发育过程。     

家蚕miR-2769靶基因的鉴定及表达分析

【目的】MiRNAs在昆虫变态发育过程中发挥非常重要的作用。对家蚕Bombyx mori miRNAs及靶基因的研究将有助于阐明miRNAs参与调控家蚕变态发育的分子机制。【方法】往家蚕5龄第2天幼虫血淋巴注射蜕皮激素20E后,qRT-PCR检测miR-2769在家蚕脂肪体中的表达;通过生物信息学方法预测家蚕miR-2769的靶基因;利用双荧光酶报告载体系统分析miR-2769与预测靶基因BmE75B的互作;qRT-PCR检测miR-2769及其靶基因BmE75不同剪接体在家蚕不同发育时期(幼虫、蛹和成虫)和幼虫不同组织(头、表皮、丝腺、脂肪体、精巢、卵巢、马氏管、中肠和血淋巴)中的表达量。【结果】研究结果表明,miR-2769可通过与家蚕BmE75B的3′UTR区结合位点的互作,显著抑制荧光素酶报告基因的表达。qRT-PCR结果表明,miR-2769和BmE75A/BmE75B在20E诱导家蚕脂肪体中表达趋势相反。时空表达分析结果表明,miR-2769与BmE75的不同剪接体在家蚕不同发育时期和不同组织中均具有特异性表达特征。在家蚕变态发育的不同阶段,miR-2769和BmE75A的表达量均较低,而BmE75B在蛹期表达量较高,BmE75C在5龄末幼虫和蛹早期有极高表达水平。此外,miR-2769与BmE75不同剪接体均存在一定程度的表达负相关。在家蚕5龄幼虫血淋巴中miR-2769可促进BmE75A的表达,在脂肪体中miR-2769可促进BmE75B的表达,而在其他组织中miR-2769抑制BmE75不同剪接体的表达。【结论】家蚕miR-2769可通过与BmE75B的3′UTR区的互作对BmE75不同剪接体的表达进行负调控。     

家蚕Wnt信号通路下游关键基因Pangolin转录剪接体X3的克隆和分析

【目的】克隆家蚕Bombyx mori Wnt信号通路下游关键基因Pangolin isoforms A/H/I/S转录剪接体X3 (Pangolin X3),分析其序列和表达特征。【方法】从NCBI数据库检索家蚕Pangolin X3,根据其编码序列(coding sequence, CDS)设计引物,利用PCR从家蚕幼虫中肠和血淋巴中进行克隆并测序验证。利用SilkDB 3.0, SMART,多序列比对和系统发育树分析Pangolin X3的序列特征。利用qRT-PCR分析Pangolin X3在家蚕5龄第3天幼虫不同组织(头、血淋巴、体壁、性腺、中肠、前部丝腺、中部丝腺、后部丝腺、脂肪体和马氏管)中的相对表达水平。【结果】从家蚕幼虫中肠和血淋巴克隆了Pangolin X3(GenBank登录号：XM＿038020921)的CDS,其开放阅读框长1 560 bp,编码519个氨基酸残基,预测分子量为55.86 kD,预测等电点为7.53。Pangolin X3蛋白含有保守的β-catenin结合位点和HMG结构域,其氨基酸序列在不同的昆虫中比较保守,特别是与DNA结合的HMG结构域...     

甜菜夜蛾肽聚糖识别蛋白基因SePGRP-SA的克隆及功能鉴定

【目的】本研究旨在阐明甜菜夜蛾Spodoptera exigua幼虫体内肽聚糖识别蛋白(peptidoglycan recognition protein, PGRP)在响应苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)感染过程中的功能。【方法】利用PCR方法扩增甜菜夜蛾幼虫肽聚糖识别蛋白基因SePGRP-SA全长cDNA;采用qRT-PCR分析SePGRP-SA在甜菜夜蛾不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、预蛹和蛹)及4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、围食膜、脂肪体、血淋巴和表皮)中的表达。通过RNAi技术沉默SePGRP-SA基因72 h后,qRT-PCR检测SePGRP-SA沉默效率及甜菜夜蛾4龄幼虫中肠抗菌肽相关基因(Ceropin, Attacin和Defensin)和细菌载量的变化。RNAi沉默SePGRP-SA 24 h后,以苏云金芽胞杆菌菌株Bt-GS57饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫0, 24, 48, 72, 96和120 h,计算幼虫校正死亡率;饲喂甜菜夜蛾4龄幼虫Bt-GS57后0, 24, 48和72 h,利用qRT-PCR检测中肠SePGRP-SA, Ceropin, Attacin和Defensin的相对表达量。【结果】克隆获得甜菜夜蛾SePGRP-SA全长DNA(GenBank登录号：MW265930),开放阅读框长576 bp,编码191个氨基酸,其编码蛋白的预测分子量为21.59 kD。序列分析结果表明,SePGRP-SA具有典型的PGRP和Ami2保守结构域,信号肽为19个氨基酸,为分泌型蛋白;系统进化分析发现,SePGRP-SA与斜纹夜蛾Spodoptera litura的SlPGRP亲缘关系最近,氨基酸序列一致性达91.1%。发育表达谱结果表明SePGRP-SA在甜菜夜蛾4和5龄幼虫、预蛹和蛹中高表达;组织表达谱结果表明,SePGRP-SA在4龄幼虫各组织中均表达,其中以血淋巴中表达量最高。与注射dsEGFP(对照)相比,注射dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫在72 h时中肠SePGRP-SA基因表达量下调了95.26%,Cecropin, Attacin和Defensin表达量显著下调,中肠细菌载量显著升高。注射dsEGFP和dsSePGRP-SA的甜菜夜蛾4龄幼虫饲喂Bt-GS57,72 h时幼虫校正死亡率分别为50.00%和73.33%,表明幼虫对Bt-GS57的敏感性明显增加。甜菜夜蛾4龄幼虫取食Bt-GS57后,中肠SePGRP-SA, Cecropin, Attacin和Defensin表达量在48 h均显著增加,72 h时降低。【结论】Bt侵染能够引起甜菜夜蛾SePGRP SA基因激活抗菌肽相关基因Cecropin, Attacin和Defensin的表达。     

家蚕类泛素化翻译后修饰蛋白NEDD8的cDNA克隆、表达分析和亚细胞定位

【目的】NEDD8是一种重要的蛋白质翻译后修饰蛋白,对底物蛋白的功能具有重要的调节作用。本研究旨在探索家蚕Bombyx mori中NEDD8的功能。【方法】利用RT-PCR技术,从家蚕Bm N细胞中克隆了家蚕NEDD8完整的开放阅读框。通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术检测家蚕NEDD8在不同发育阶段、5龄第3天幼虫不同组织中以及Bm NPV感染Bm N细胞后的相对表达量。通过构建GFP融合表达的重组Bm NPV(B.mori nucleopolyherovirus)感染家蚕Bm N细胞,在共聚焦显微镜下观察NEDD8在细胞中分布情况,用GFP抗体进行Western blot验证。【结果】克隆获得了NEDD8基因。序列分析表明,家蚕NEDD8高度保守,与家蚕泛素蛋白氨基酸序列一致性最高。qRT-PCR分析结果表明,NEDD8在家蚕的不同组织中均有表达,其中头部中表达量最高,其次是丝腺中,而在精巢和卵巢中表达量最低;在家蚕5龄第3天幼虫始到化蛹后第3天NEDD8的表达量开始逐渐增加,化蛾后降至低水平;在家蚕杆状病毒感染Bm N细胞的早期和极晚期NEDD8的表达量都有明显增加。GFP-NEDD8融合表达定位显示NEDD8在Bm N细胞内普遍存在,分布于整个细胞中,并且在感染48 h后存在细胞质内的聚集现象。【结论】NEDD8编码序列在物种间高度保守;NEDD8在家蚕幼虫头部中表达量最高,在化蛹阶段表达量逐渐增加;NEDD8在Bm N细胞内普遍存在并且可能与参与Bm NPV复制。本研究所得结果为进一步研究NEDD8在家蚕中的生物学功能及修饰底物蛋白的作用机制奠定了基础。     

基于双元转基因CRISPR/Cas9系统的家蚕pax3基因功能分析

【目的】本研究旨在以家蚕Bombyx mori为研究模型探索pax3基因在鳞翅目昆虫中的生物学功能。【方法】利用PCR扩增验证家蚕Bmpax3外显子序列;利用qRT-PCR检测Bmpax3在5龄第3天家蚕幼虫头、表皮、脂肪体、中肠、马氏管、前部丝腺、中部丝腺、后部丝腺和生殖腺(包括精巢和卵巢)中的表达谱;利用双元转基因CRISPR/Cas9系统构建Bmpax3敲除突变体,分析Bmpax3突变对家蚕幼虫存活、体节分化及性别差异的影响。【结果】Bmpax3在家蚕5龄第3天幼虫头、中肠和丝腺中均有表达,其中在前部丝腺表达量最高。Bmpax3突变体的卵孵化率约为90%,但约有80%的突变体在1龄幼虫期死亡,有将近10%的突变个体能幸存并发育到成虫阶段,并且存活成虫数存在性别差异,雄性显著多于雌性。在幸存的成虫中,约有将近1/2的个体腹部末端体节分节异常,表皮条纹混乱,腹节腹板部分缺失,生殖器官及其周围的其他辅助器官出现发育缺陷。【结论】Bmpax3发生突变后会对家蚕的生存及形态发育产生较大的影响,提示Bmpax3可能参与了家蚕的生长发育过程。     

粘虫过氧化氢酶基因的克隆与表达分析

【目的】过氧化氢酶(CAT)的主要功能是将过氧化氢分解成水和氧气,从而使生物免受氧化损伤的伤害。本研究旨在探索CAT在粘虫Mythimna separata抗氧化胁迫中的作用。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆粘虫CAT基因的cDNA全长序列和基因组序列,利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白质的序列特性;运用实时荧光定量PCR(qPCR)技术分析该基因在不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、表皮、前肠、中肠、后肠和马氏管)以及毒死蜱、高温和密度胁迫下幼虫中的表达谱。【结果】克隆得到的粘虫CAT基因命名为MsCAT(GenBank登录号:MF737386),其全长cDNA长1 846 bp,开放阅读框为1 602 bp,编码533个氨基酸。序列分析发现MsCAT具有CAT家族典型的结构域,包括一个基部活化位点标签(~(88)FDRERIPERVVHAKGAGA~(105)),一个NADPH结合位点(~(216)VTHQVLYLFGD~(226))和一个亚铁血红蛋白结合位点(~(379)RLFSYSDTH~(386))。DNA序列分析表明,在MsCAT编码区99 bp处插入了一个612 bp的内含子。系统发育分析显示,MsCAT与夜蛾科(Noctuidae)昆虫的亲缘关系最近。MsCAT在粘虫的各个发育阶段和5龄幼虫各组织中均表达,分别在6龄幼虫和幼虫中肠中的表达量最高。取食经1μg/mL毒死蜱处理的玉米叶片24 h后,幼虫体内MsCAT表达量显著上调,但随浓度提高,表达量反而下降;在33~37℃温度处理后,幼虫MsCAT的表达量显著高于对照(24℃),而39℃处理幼虫MsCAT的表达量下调;此外,随饲养密度的增加幼虫体内MsCAT的表达显著下调。【结论】本研究克隆得到的粘虫CAT基因的cDNA全长序列(MsCAT)是可靠的,并且MsCAT在粘虫发育及抗氧化胁迫中具有重要的作用。     

家蚕BmlncR2036调控P25基因启动子活性及参与中肠发育调控

【目的】长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)对家蚕Bombyx mori发育具有重要调控作用。我们在前期研究中发现一个位于家蚕丝素蛋白基因P25附近的lncRNA BmlncR2036。本研究旨在进一步探索BmlncR2036调控家蚕P25基因表达的分子机制。【方法】qPCR检测BmlncR2036在5龄第3天家蚕幼虫不同组织(体壁、脑、神经、精巢、卵巢、丝腺、马氏管、血淋巴、脂肪体和中肠)中和不同发育阶段前丝腺、中丝腺和后丝腺中的表达谱。预测能够同时靶向P25和BmlncR2036的miRNA,利用荧光素酶检测法验证miRNA与P25互作关系。荧光素酶检测法测定BmlncR2036对P25基因启动子转录活性的影响。在家蚕5龄第3天幼虫中注射dsRNA敲低BmlncR2036的表达,观察丝腺及中肠表型的变化。【结果】qPCR结果显示,BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫和5龄熟蚕的后丝腺中高表达,与P25基因呈现一致的表达趋势;BmlncR2036在家蚕5龄第3天幼虫的精巢和中肠中高表达,在其他组织中表达量较低,暗示其功能的多样性。miR-2739和miR-279a既能够与BmlncR2036匹配,也可能靶向P25基因的3′UTR。但荧光素酶检测法结果显示P25不是miR-2739和miR-279a的真实靶标。BmlncR2036负调控P25启动子活性,共转染pcDNA3.1(+)［BmlncR2036］和pGL3-Enhancer［P25-promoter］载体后,细胞荧光素酶活性极显著下降了52%。在家蚕5龄第3天幼虫中敲低BmlncR2036表达后出现体色变暗,中肠残留大量内容物,直至死亡的现象,表明BmlncR2036可能参与家蚕中肠的发育调控。【结论】发现lncRNA BmlncR2036可调控P25基因启动子活性,还可能参与调控家蚕中肠的发育。本研究为进一步探索家蚕lncRNA的功能提供了实验依据。     

家蚕雌激素相关受体基因的克隆与表达分析

【目的】黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 雌激素相关受体（estrogen-related receptor, ERR）通过调节糖酵解过程进而控制果蝇的能量代谢。本研究在克隆家蚕Bombyx mori ERR 基因 (BmERR) 的基础上,对其分子特性和系统演化进行生物信息学分析, 并检测该基因在家蚕生殖腺中的表达,为进一步研究ERR功能奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆 BmERR 基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析;利用半定量RT-PCR检测该基因在停食后家蚕幼虫生殖腺中的表达情况。【结果】BmERR 基因全长cDNA序列为1 296 bp,编码431个氨基酸残基;具有ERR蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析显示BmERR与其他昆虫ERR氨基酸序列一致性较高;半定量 RT-PCR 检测表明,BmERR 在家蚕上簇到化蛾期间的精巢和卵巢中均有表达,表达具有时期特异性,化蛹第1天达到表达高峰。【结论】本研究首次从鳞翅目昆虫中克隆获得ERR cDNA序列。ERR基因在家蚕生殖腺中表达量无明显性别差异,但具有发育时期特异性。     

烟草甲攻击素基因LsAttacin2的表达及其在抗细菌胁迫中的作用

【目的】本研究旨在阐明烟草甲Lasioderma serricorne幼虫体内攻击素(attacin)基因LsAttacin2在响应细菌侵染过程中的功能。【方法】利用RT-PCR扩增烟草甲LsAttacin2的cDNA全长序列；利用RT-qPCR检测LsAttacin2在烟草甲不同发育阶段(卵、低龄幼虫、高龄幼虫、蛹、低龄成虫和高龄成虫)、4龄幼虫不同组织(头、表皮、前肠、中肠、后肠、脂肪体和马氏管)、大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus侵染及其肽聚糖处理4龄幼虫后的相对表达量；通过注射法利用RNAi沉默烟草甲4龄幼虫LsAttacin2的表达后，检测大肠杆菌和金黄色葡萄球菌侵染烟草甲4龄幼虫后的死亡率。【结果】克隆获得烟草甲LsAttacin2(GenBank登录号：MT635176)的cDNA全长序列，其开放阅读框长504 bp,编码167个氨基酸残基，LsAttacin2 N端存在信号肽，C端具有Attacin＿C超家族的保守结构域。RT-qPCR结果表明，LsAttacin2在烟草甲测试的各发育阶段均有表达，且在高龄...     

琥珀蚕孵化酶基因AaHE的克隆及启动子活性分析

【目的】琥珀蚕Antheraea assama具有典型的野蚕特征,蚕卵孵化不齐,严重影响琥珀蚕的室内规模化饲养。本研究旨在探究对琥珀蚕卵孵化起关键作用的孵化酶(hatching enzyme)基因及其启动子序列特征,为进一步选择合适的抑制剂或促进剂调节琥珀蚕卵的孵化奠定基础。【方法】采用RACE技术克隆琥珀蚕孵化酶基因的cDNA全长序列,对基因序列进行生物信息学分析;采用qRT-PCR检测琥珀蚕孵化酶基因在琥珀蚕不同发育天数卵中及5龄第3和4天幼虫不同组织(丝腺、马氏管、头、中肠、脂肪体、表皮、血液、精巢和卵巢)中的表达情况;采用染色体步移克隆琥珀蚕孵化酶基因的启动子序列,构建昆虫细胞重组表达载体转染家蚕Bombyx mori BmN细胞,检测琥珀蚕孵化酶基因启动子活性。【结果】获得了琥珀蚕孵化酶基因AaHE(GenBank登录号： KT336227.1)全长cDNA序列,长993 bp,编码294个氨基酸,预测蛋白质分子质量为33.7 kD,理论等电点为5.17。AaHE氨基酸序列含有一个信号肽和一个ZnMc结构域,AaHE是一种含有HExxH锌结合位点的锌依赖性蛋白水解酶,该类酶既是肽酶,同时又是一种消化酶。AaHE在琥珀蚕孵化前的卵及5龄幼虫中肠中特异性高表达,分别与AaHE的肽酶和消化酶的属性相吻合。AaHE启动子核心区存在多个转录因子结合位点,这可能与转录因子参与调节AaHE的表达有关。启动子活性分析表明,AaHE启动子在家蚕BmN细胞中能够启动EGFP基因的表达,具有明显的启动子活性。【结论】AaHE是锌依赖性蛋白水解酶,其启动子核心区存在多个转录因子结合位点。本研究为选择合适的抑制剂或促进剂调节琥珀蚕卵的孵化率提供了参考。     

梨小食心虫几丁质合成酶1基因的克隆与表达分析

【目的】克隆梨小食心虫Grapholitha molesta(Busck)几丁质合成酶1基因,分析该基因的分子特征及时空表达模式,为探析其生理功能奠定基础。【方法】利用简并引物和RACE技术从梨小食心虫5龄幼虫和蛹中克隆几丁质合成酶1基因的全长c DNA序列,同时获得其两个可变剪切外显子序列,并用邻接法(neighbor-joining method)与其他昆虫同源序列构建系统进化树。利用RTq PCR技术研究该基因及两个可变剪切外显子在1日龄预蛹不同组织(头、体壁、脂肪体、中肠、气管和马氏管)中以及不同发育阶段(2-5龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达特性。【结果】克隆获得梨小食心虫几丁质合成酶1基因,将其命名为Gm CHS1,该基因编码1 565个氨基酸,包含了16个跨膜螺旋,两个可变剪切外显子包含177个碱基,编码59个氨基酸序列,分别命名为Gm CHS1a(Gen Bank登录号:MF000781)和Gm CHS1b(Gen Bank登录号:MF000782)。系统发育树同源分析结果表明,Gm CHS1属于几丁质合成酶1,Gm CHS1a和Gm CHS1b分别归属于可变剪切外显子CHS1a和CHS1b。组织表达模式表明,Gm CHS1基因在体壁中表达量最高,其次是在头和气管中,其余组织中表达量较低或不表达;发育表达模式表明,该基因在各个发育阶段均有表达,幼虫蜕皮期、预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中表达量上调。Gm CHS1a在体壁和头部的表达量高于Gm CHS1b,而在气管和脂肪体中的表达量略低于Gm CHS1b,两者在中肠和马氏管中表达量都很低。在梨小食心虫不同发育阶段,Gm CHS1a的表达趋势表现为在幼虫蜕皮和预蛹-蛹转变过程中高表达;Gm CHS1b在幼虫各个阶段表达量都较低,在预蛹-蛹和蛹-成虫转变过程中高表达。【结论】Gm CHS1a和Gm CHS1b属于昆虫几丁质合成酶1家族,其基因在梨小食心虫不同组织及发育阶段的表达量显著不同,推测其在梨小食心虫发育过程中发挥着不同的作用。本研究为进一步探索该基因在梨小食心虫体内的功能奠定了基础。     

小菜蛾活化蛋白激酶C受体1基因PxyRACK1在变态发育调控中的作用

【目的】活化蛋白激酶C受体1(receptor for activated C kinase 1, RACK1)参与了多细胞生物体中重要的信号传导,调节生物体的生长发育。本研究旨在克隆小菜蛾Plutella xylostella RACK1基因PxyRACK1,调查其表达模式,明确其对小菜蛾化蛹的影响及其机制。【方法】克隆PxyRACK1的全长cDNA,进行生物信息学分析,并利用qPCR检测其在小菜蛾各发育阶段(卵、1-4龄幼虫、预蛹、蛹和成虫)的表达;通过dsPxyRACK1显微注射小菜蛾4龄幼虫进行RNA干扰,并检测RNAi后PxyRACK1及蛹期特异表达基因PxyBr-Z2/3的表达量;统计死亡率、化蛹率、平均化蛹时间以及蛹重。【结果】小菜蛾PxyRACK1(GenBank登录号: MW160739)序列全长为1 148 bp,开放阅读框长960 bp,编码319个氨基酸,具有7个WD40重复序列,每个WD40重复序列包含39~42个氨基酸。PxyRACK1在小菜蛾各发育阶段均有表达,其中4龄第2天幼虫中表达量最高,2日龄蛹中表达量最低。显微注射dsPxyRACK1 24 h后,处理组4龄幼虫中PxyRACK1和PxyBr-Z2/3表达量较对照组(dsGFP注射组)的分别显著降低了36.26%和83.46%,并且显微注射dsPxyRACK1导致试虫死亡率上升、化蛹推迟、化蛹率降低以及蛹重减轻。【结论】结果说明PxyRACK1参与调控小菜蛾蛹期变态发育。本研究为进一步阐明小菜蛾变态发育的信号调控通路及开发新型昆虫生长调节剂提供了思路。     

抑制葡萄糖氧化酶基因降低黏虫幼虫对苏云金芽孢杆菌侵染的抗性(英文)

【目的】本研究旨在探讨葡萄糖氧化酶(glucose oxidase, GOX)在黏虫Mythimna separata发育、消化和免疫防御中的作用。【方法】采用转录组测序技术克隆了黏虫GOX基因的cDNA序列。qRT-PCR检测该GOX基因在黏虫不同发育阶段(1-6龄幼虫、蛹和1日龄成虫)和4龄第1天幼虫不同组织(前肠、中肠、后肠、下唇腺、马氏管、脂肪体和表皮)、以及取食用不同浓度(0.01%, 0.1%, 1%和10%)葡萄糖溶液浸泡10 s的玉米叶片及饥饿和再取食条件下的4龄第1天幼虫中的特异性表达模式。通过RNAi和生物测定研究该GOX基因在黏虫对苏云金芽孢杆菌Bacillus thuringiensis抗性中的功能。【结果】克隆获得了一条新的长2 187 bp的黏虫GOX基因MsGOX cDNA序列(GenBank登录号: KY348779),其开放阅读框长1 821 bp,编码606个氨基酸,预测分子量为66.4 kD。发育表达谱结果表明MsGOX在黏虫不同发育阶段表达量不同,在4龄幼虫期表达量最高;组织表达谱结果表明MsGOX在黏虫4龄第1天幼虫各组织中均有表达,在下唇腺中表达量最高。饲喂幼虫不同浓度葡萄糖对MsGOX转录的诱导效果不同,在葡萄糖浓度为10%时,该基因的表达水平达到最高。随着饥饿时间的延长,4龄第1天幼虫中MsGOX的表达水平逐渐升高,并在饥饿24 h时达到高峰,饥饿后再用玉米叶片饲喂幼虫,MsGOX的表达水平逐渐回升。注射dsMsGOX 48 h后,MsGOX的表达水平较对照(注射dsEGFP)降低了88.3%; 与同一时间点的对照相比,注射dsMsGOX后48和72 h幼虫 的体重、体长和消化系数均显著降低,苏云金芽孢杆菌侵染48和72 h提高了幼虫的校正死亡率。【结论】MsGOX可能参与了黏虫中肠的消化和抗菌,研究结果为进一步研究黏虫MsGOX的功能并提出新的黏虫防治策略提供了依据。     

斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的鉴定及表达分析

【目的】本研究旨在探讨蜕皮激素合成通路相关CYP450基因的表达规律,为害虫防治提供潜在的作用靶标。【方法】以家蚕Bombyx mori CYP450基因为查询序列,通过同源比对的方法从斜纹夜蛾Spodoptera litura基因组中鉴定蜕皮激素合成代谢通路中的CYP450基因,并构建其系统进化树;采用qPCR法检测鉴定的CYP450基因在斜纹夜蛾不同发育阶段(6龄幼虫、预蛹和蛹)、这3个发育阶段的不同组织(中肠、表皮和脂肪体)以及4龄幼虫取食不同寄主植物(辣椒Capsicum annuum、黄瓜Cucumis sativus、番薯Ipomoea batatas和花生Arachis hypogaea)叶片后5龄幼虫中肠中的表达量,计算4龄幼虫取食不同寄主植物叶片后发育至蛹的历期;应用PITA, miRanda, microTar和RNAhybrid 4种软件,预测调控鉴定的CYP450基因的微小RNA (miRNA)。【结果】鉴定到斜纹夜蛾蜕皮激素合成通路相关的6个直系同源CYP450基因CYP307A1, CYP306A1, CYP302A1, CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1;系统进化树显示,斜纹夜蛾这6个CYP450基因分别归属于CYP2和线粒体CYP两个亚家族。CYP306A1, CYP314A1和CYP18A1分别在6龄幼虫、预蛹和蛹期具有最高的表达量,并且分别在6龄幼虫中肠、预蛹脂肪体和蛹表皮中表达量最高。相比取食人工饲料的对照组,4龄幼虫取食番薯和花生叶片后斜纹夜蛾4龄幼虫发育至蛹的历期显著延长, CYP306A1在5龄幼虫中肠中的表达量显著上调。在CYP307A1,CYP315A1, CYP314A1和CYP18A1上鉴定出了多种miRNA结合位点。【结论】蜕皮激素合成代谢通路中,CYP306A1,CYP314A1和CYP18A1可能分别在斜纹夜蛾幼虫、预蛹和蛹期起着关键的调控作用,同时也参与宿主植物次生代谢产物的解毒代谢,并且受到miRNA的严密调控。研究结果不仅有助于深入理解昆虫变态发育调控的复杂机制,还为将来的害虫防治提供了潜在的作用靶标,有利于斜纹夜蛾等害虫的可持续治理。     

飞蝗细胞色素P450基因LmCYP6FD3的表达及其在杀虫剂解毒中的作用

【目的】研究飞蝗Locusta migratoria细胞色素P450基因的分子特性和生物学功能。【方法】搜索飞蝗转录组数据库,获得细胞色素P450基因cDNA序列,采用RT-PCR技术克隆目的基因cDNA全长序列。采用实时定量PCR(real-time quantitative PCR,RT-qPCR)技术测定其在飞蝗5龄若虫不同组织(胃盲囊、前肠、中肠、后肠、体壁、精巢、卵巢、肌肉、血淋巴、脂肪体和马氏管)中及不同发育阶段(卵、1-5龄若虫及成虫)的表达水平。采用RNA干扰(RNAi)技术沉默飞蝗2龄若虫细胞色素P450基因,检测基因的沉默效率,并研究该基因干扰后,2龄若虫对杀虫剂马拉硫磷、西维因和溴氰菊酯3种杀虫剂的敏感性。【结果】克隆获得飞蝗细胞色素P450基因的cDNA全长序列(Gen Bank登录号:KT316378),将其命名为LmCYP6FD3,其核苷酸序列全长为1 563 bp,编码521个氨基酸。研究发现该基因在飞蝗5龄若虫马氏管中高表达,其次是后肠和脂肪体中,在其他组织中的表达量相对较低;对LmCYP6FD3在飞蝗不同发育阶段的表达进行检测,发现该基因在飞蝗整个发育阶段均有表达,在若虫期表达量较高。RNA干扰结合杀虫剂生物测定结果表明,LmCYP6FD3在RNA干扰24 h时的沉默效率最高;2龄若虫点滴接触西维因,RNAi处理组(dsLmCYP6FD3注射组)与对照组(ds GFP注射组)相比,死亡率提高了32%。【结论】克隆获得飞蝗LmCYP6FD3的cDNA全长序列,该基因在飞蝗马氏管中高表达,并可能参与西维因在飞蝗体内的解毒代谢。