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。     

氯虫苯甲酰胺诱导甜菜夜蛾细胞色素P450基因上调表达

【目的】明确氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾Spodoptera exigua (Hübner)细胞色素P450基因的诱导表达作用。【方法】采用O-脱乙基香豆素法研究了低剂量氯虫苯甲酰胺处理对甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性的影响,应用Real-time PCR方法测定了其对P450基因(CYP9A9, CYP4G37,CYP4S11和CYP6B)和NADPH细胞色素P450还原酶基因(HQ852049)表达的影响。【结果】氯虫苯甲酰胺对甜菜夜蛾P450酶及相关基因的诱导作用均表现出时间效应和剂量效应,。甜菜夜蛾4龄幼虫取食0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺饲料至5龄, 在蜕皮后6-36 h内, 其P450s酶活性增加为对照组的1.90~2.92倍, 诱导效应高于0.01 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组（其P450s酶活性为对照组的1.11~1.62倍）。同时, 0.02 mg/kg氯虫苯甲酰胺处理组甜菜夜蛾中肠P450基因CYP9A9, CYP4G37和CYP6B mRNA的相对表达量分别上升为对照组的1.97~3.95, 2.46~4.29及1.53~4.48倍, NADPH细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 的相对表达量亦增加为对照的1.85~4.08倍。【结论】结果提示,氯虫苯甲酰胺可能通过诱导3种P450基因及细胞色素P450还原酶基因 HQ852049 基因mRNA的上调表达而增强了甜菜夜蛾幼虫中肠P450s酶活性。     

植物次生代谢物对甜菜夜蛾生长发育及解毒酶的影响

【目的】明确植物次生代谢物对甜菜夜蛾Spodoptera exigua生长发育及解毒酶的影响,探索利用植物次生物质防控甜菜夜蛾的潜在途径。【方法】本研究选用3种含量（0.01%、0.1%和1.0%）的槲皮素、山奈酚和香豆素,分别与人工饲料混合均匀后饲养甜菜夜蛾3龄初幼虫,观察植物次生代谢物对幼虫生长发育的影响;并测定幼虫取食添加0.1%的槲皮素、山奈酚和香豆素的人工饲料24、48和72 h后,幼虫羧酸酯酶（Caboxylesterase,CarE）、谷胱甘肽-S-转移酶（Glutathione-S-transferase,GSTs）和P450解毒酶活性。【结果】添加不同次生物质的人工饲料显著影响甜菜夜蛾幼虫生长和解毒酶活性。与对照组相比,3种次生代谢物均显著提高了幼虫死亡率。幼虫取食添加1%槲皮素的人工饲料后,蛹重显著降低,发育历期明显延长。而取食添加0.1%山奈酚的人工饲料后,可诱导幼虫CarE活性显著增强,0.1%槲皮素和0.1%香豆素对幼虫CarE活性均有显著抑制作用。添加槲皮素对幼虫GSTs活性无显著性影响,添加0.1%山奈酚和0.1%香豆素可诱导幼虫GSTs活性显著升高。0.1%槲皮素和0.1%香豆素可促进幼虫P450活性增强但未达到显著水平,但0.1%山奈酚处理48h后,幼虫P450活性显著降低。【结论】植物次生代谢物种类与含量对甜菜夜蛾生长发育及解毒酶活性存在不同程度的影响。     

桃蛀螟CYP6AE76基因参与对Cry1Ab蛋白的解毒作用

【目的】明确桃蛀螟Conogethes punctiferalis幼虫取食Cry1Ab蛋白后体内CYP6AE76的过表达及对Cry1Ab蛋白有解毒作用。【方法】分析桃蛀螟CYP6AE76序列特征;利用RT-qPCR检测CYP6AE76在不同发育阶段(1-5龄幼虫)和4龄幼虫不同组织(头、中肠、血淋巴和脂肪体)以及4龄幼虫取食含有Cry1Ab蛋白(LC₅₀=1.08 ng/cm2)的人工饲料3 d存活的幼虫中肠和血淋巴中的表达量;利用RNAi饲喂法沉默桃蛀螟4 龄幼虫CYP6AE76后检测中肠中CYP6AE76的表达量,并统计120 h后幼虫体重并计算幼虫存活率;利用RNAi饲喂法沉默桃蛀螟初孵幼虫CYP6AE76后饲喂含1.08 ng/cm² Cry1Ab蛋白的饲料,7 d后统计幼虫体重并计算幼虫存活率。【结果】桃蛀螟CYP6AE76基因开放阅读框长1 572 bp,编码524个氨基酸,分子量约为60.34 kD,属于CYP6家族基因。发育表达谱结果表明, CYP6AE76基因在桃蛀螟整个幼虫阶段均有表达且在1龄幼虫期表达量最高,随着幼虫龄期增大而表达量降低;组织表达谱结果表明,CYP6AE76在4龄幼虫中肠中表达量最高。4龄幼虫取食含有Cry1Ab蛋白(1.08 ng/cm²)的人工饲料后,CYP6AE76在中肠和血淋巴中的表达量相比对照显著上调。通过RNAi沉默CYP6AE76后,桃蛀螟初孵幼虫再取食含有Cry1Ab蛋白的人工饲料后体重显著降低。【结论】CYP6AE76可能参与对桃蛀螟幼虫摄入的Cry1Ab蛋白的解毒。     

6种植物次生物质对斜纹夜蛾解毒酶活性的影响

草食性昆虫取食植物时遇到宿主植物中大量次生物质的化学防御,研究昆虫适应植物毒素的反防御策略具有重要的科学意义。分别添加0.01%肉桂酸、0.01%水杨酸、0.01%花椒毒素、0.02%槲皮素、0.05%黄酮和0.1%香豆素等6种植物次生物质的人工饲料饲养斜纹夜蛾(Spodoptera litura)五龄幼虫48 h后,测定斜纹夜蛾幼虫中肠和脂肪体中谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarE)、P450的酶含量及头部乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性,利用半定量RT-PCR检测中肠和脂肪体中CYP4M14和CYP4S9的基因表达水平。结果表明:取食肉桂酸和香豆素后,斜纹夜蛾中肠中CarE的酶活性分别提高了1.67和1.37倍,取食6种次生物质均能显著提高斜纹夜蛾脂肪体中GSTs酶活性。取食肉桂酸和香豆素48 h后,脂肪体中P450酶含量比对照增加2.93和14.50倍。取食肉桂酸、花椒毒素、槲皮素和香豆素后,斜纹夜蛾头部AchE酶活性与对照相比提高了1.53、1.80、2.36和1.56倍。6种次生物质均可诱导脂肪体中CYP4M14基因表达,槲皮素、肉桂酸和香豆素强烈诱导CYP4S9在脂肪体中表达。表明,斜纹夜蛾具有利用植物次生物质诱导其解毒酶的能力,进而提高其对毒素的抗性。     

三种杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾细胞色素P450基因表达的影响

【目的】为明确杀虫剂亚致死剂量对草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda细胞色素P450基因表达的影响。【方法】本研究采用叶片浸渍法测定了3种杀虫剂[氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和苏云金杆菌Bacillus thuringiensis(Bt)]对草地贪夜蛾2龄幼虫的毒力,以及通过实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR, RT-qPCR)技术测定了这3种杀虫剂亚致死剂量(LC_(10))处理后48 h时草地贪夜蛾2龄幼虫16个P450基因的表达量。【结果】氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和Bt对草地贪夜蛾2龄幼虫的LC_(10)值分别为0.931, 0.283和1 089.688 mg/L。2龄幼虫受LC_(10)氯虫苯甲酰胺胁迫后,13个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6B50,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A59,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的34.60倍;2龄幼虫受LC_(10)甲维盐胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP9A58,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP321B1表达量为对照的28.70倍;2龄幼虫受LC_(10)Bt胁迫后,11个P450基因(CYP4G75,CYP6AB12,CYP6AN4,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP337B5,CYP6AE44及CYP6AE43)表达上调,其中CYP6AE44表达量为对照的40.80倍。【结论】草地贪夜蛾2龄幼虫的多个P450基因受这3种杀虫剂亚致死剂量处理后表达上调,其中CYP4G75,CYP6AB12,CYP321A7,CY321A8,CYP321A9,CYP321A10,CYP321B1,CYP321B5,CYP6AE44及CYP6AE43均能被这3种杀虫剂诱导表达。     

亚致死剂量毒死蜱对飞蝗细胞色素P450酶活性及基因表达的影响

【目的】研究有机磷杀虫剂毒死蜱对飞蝗体内细胞色素P450的影响。【方法】采用酶活力测定法和实时定量PCR技术分别研究了毒死蜱3种亚致死剂量(LD_(10)、LD_(30)和LD_(50))处理飞蝗3龄幼虫24 h后,体内细胞色素P450酶活性及CYP409A1和CYP408B1基因表达量的变化。【结果】不同亚致死剂量毒死蜱处理引起细胞色素P450活性显著性降低,分别为对照组的0.68、0.50和0.62倍。同时通过mRNA水平表达的差异比较显示,飞蝗的两个P450基因CYP409A1和CYP408B1的表达受到抑制,均出现表达量减少的现象。【结论】某些细胞色素P450基因表达受不同亚致死剂量毒死蜱的抑制而使酶的量被降低,从而造成飞蝗整体细胞色素P450酶活性的下降。     

飞蝗CYP408B1和CYP409A1基因的原核表达

【目的】细胞色素P450是分布极其广泛的超家族酶,在昆虫内源及外源化合物代谢中发挥着重要的作用。本文分析了飞蝗Locusta migratoria CYP408B1和CYP409A1基因在不同组织部位的表达差异,并对两种蛋白进行原核表达,为其分子特性和生物学功能的深入研究提供基础资料。【方法】提取飞蝗5龄若虫不同组织部位的总RNA,体外反转录成c DNA,采用Real-time PCR和RT-PCR技术分析飞蝗CYP408B1和CYP409A1在不同组织部位的表达模式,构建表达载体p CW/CYP408B1、p CW/CYP409A1和p AC/CPR,将p CW/CYP408B1和p CW/CYP409A1分别与p AC/CPR在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行共表达。【结果】通过PCR检测,发现CYP408B1和CYP409A1在飞蝗5龄若虫触角、脑、视叶、咽下神经节、胸神经节和附腺中均有表达,其中CYP408B1在附腺中表达量较高。原核表达结果显示,CYP409A1和CPR(NADPH细胞色素P450还原酶)均可表达,蛋白分子量分别约为58 ku和77 ku,但均为包涵体,而CYP408B1未能成功表达。【结论】本文揭示了飞蝗CYP408B1和CYP409A1在不同组织部位的表达模式,并对CYP409A1和CPR进行了原核表达,研究结果为深入探讨飞蝗细胞色素P450基因对杀虫剂的代谢解毒作用提供了实验依据和基础资料。     

飞蝗CYP408B1和CYP409A1基因的原核表达

【目的】细胞色素P450是分布极其广泛的超家族酶,在昆虫内源及外源化合物代谢中发挥着重要的作用。本文分析了飞蝗Locusta migratoria CYP408B1和CYP409A1基因在不同组织部位的表达差异,并对两种蛋白进行原核表达,为其分子特性和生物学功能的深入研究提供基础资料。【方法】提取飞蝗5龄若虫不同组织部位的总RNA,体外反转录成c DNA,采用Real-time PCR和RT-PCR技术分析飞蝗CYP408B1和CYP409A1在不同组织部位的表达模式,构建表达载体p CW/CYP408B1、p CW/CYP409A1和p AC/CPR,将p CW/CYP408B1和p CW/CYP409A1分别与p AC/CPR在大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中进行共表达。【结果】通过PCR检测,发现CYP408B1和CYP409A1在飞蝗5龄若虫触角、脑、视叶、咽下神经节、胸神经节和附腺中均有表达,其中CYP408B1在附腺中表达量较高。原核表达结果显示,CYP409A1和CPR(NADPH细胞色素P450还原酶)均可表达,蛋白分子量分别约为58 ku和77 ku,但均为包涵体,而CYP408B1未能成功表达。【结论】本文揭示了飞蝗CYP408B1和CYP409A1在不同组织部位的表达模式,并对CYP409A1和CPR进行了原核表达,研究结果为深入探讨飞蝗细胞色素P450基因对杀虫剂的代谢解毒作用提供了实验依据和基础资料。     

棉铃虫细胞色素P450 337B3(CYP337B3)的表达、纯化及结晶

【目的】以抗性棉铃虫Helicoverpa armigera体内发现的一种基因重组导致的嵌合型P450酶CYP337B3作为研究对象,通过基因克隆、体外重组表达、蛋白质结晶等技术手段,获得CYP337B3(△23)的晶体结构,为深入了解棉铃虫P450酶CYP337B3的结构与功能奠定基础。【方法】对CYP337B3编码基因进行了密码子优化,通过基因重组,将其转化至BL21(DE3)感受态细胞中进行原核表达尝试,通过亲和层析及RESOURCETM Q离子交换层析对CYP337B3(△23)进行体外纯化,利用气相悬滴结晶方法对CYP337B3(△23)进行结晶条件的筛选及X射线晶体衍射。【结果】通过密码子优化,实现了CYP337B3(△23)在大肠杆菌原核表达系统内的大量表达,经过体外纯化及十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳检测,CYP337B3(△23)蛋白纯度可达到95%左右,我们对CYP337B3(△23)进行了蛋白结晶条件的筛选,最终获得了CYP337B3(△23)的结晶条件和蛋白晶体。【结论】本文利用气相悬滴结晶方法获得了CYP337B3(△23)的蛋白晶体,为今后CYP337B3的三维结构解析、功能研究以及最终阐述该种新型的棉铃虫抗药机制奠定了良好的基础。     

梨小食心虫幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因的筛选

【目的】挖掘梨小食心虫Grapholita molesta幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因,为今后研究以肠道为靶标的新型农药和转基因作物提供理论依据。【方法】基于梨小食心虫4龄幼虫中肠转录组高通量测序数据的FPKM值,筛选高表达基因,进行GO功能注释和KEGG通路富集分析,并使用BLAST软件进行比对筛选高表达的消化酶和解毒酶基因,利用MEGA对这些高表达的消化酶和解毒酶及其他鳞翅目昆虫的同源蛋白进行系统发育分析。利用qRT-PCR技术对梨小食心虫幼虫不同龄期中肠中的高表达代表性消化酶和解毒酶基因表达量进行定量分析和验证。【结果】在GO数据库中注释了103 677个在梨小食心虫4龄幼虫中肠中高表达基因,包括细胞组分、分子功能和生物学进程三大类功能共41个分支。KEGG通路分析表明,10 846个高表达基因参与了5类生化代谢通路。筛选到具有完整开放阅读框的消化酶基因17个［5个胰蛋白酶(trypsin, TRY)基因、3个氨肽酶(aminopeptidase, APN)基因和9个羧肽酶(carboxypeptidase, CP)基因］和解毒酶基因32个［11个谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因、13个细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)基因和8个羧酸脂酶(carboxylesterase, CarE)基因］。系统发育分析结果表明,梨小食心虫的消化酶同源聚类分支较为分散,GSTs和CYP450s分支聚类较为集中,但都至少与1个鳞翅目昆虫同源蛋白聚在一支。qRT-PCR验证结果表明,消化酶和解毒酶基因在不同龄期梨小食心虫幼虫中肠中的表达量差异显著,表达量均在4龄幼虫期最高。【结论】本研究成功筛选和验证部分梨小食心虫幼虫中肠中高表达的消化酶和解毒酶基因,明确其与鳞翅目其他昆虫同源蛋白的进化关系。研究结果为鳞翅目其他近缘昆虫的转录组分析和以肠道为靶标的害虫防治提供了参考。     

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。     

嗜菌异小杆线虫侵染后暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟幼虫脂肪体和中肠组织超微结构观察

【目的】探究昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系 Heterorhabditis bacteriophora strain Cangzhou侵染对蛴螬脂肪体和中肠的影响,进一步明确其对蛴螬的致病机理。【方法】采用透射电镜技术,观察暗黑鳃金龟 Hololtrichia oblita (Faldermann)和大黑鳃金龟 H. parallela Motschulsky 2龄幼虫被嗜菌异小杆线虫沧州品系侵染后其脂肪体和中肠组织的病理变化。【结果】血腔注射感染期病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系悬浮液24和48 h后,观察发现暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟2龄幼虫脂肪体和中肠的组织结构均按时序逐渐发生变化,起初表现为脂肪球变形或变小,颜色变浅,脂肪体细胞和中肠细胞内质网、线粒体肿胀,中肠微绒毛变形脱落等现象,48 h后包裹脂肪球的膜结构破裂,脂肪体细胞和中肠细胞线粒体破裂,内质网数量减少,中肠微绒毛大量脱落,同时核内染色质大量解离,核膜破裂。【结论】经昆虫病原线虫嗜菌异小杆线虫沧州品系处理后,暗黑鳃金龟和大黑鳃金龟两种金龟甲2龄幼虫脂肪体和中肠细胞均出现明显的病理变化过程,这是嗜菌异小杆线虫高效致死蛴螬的原因之一。本研究可为昆虫病原线虫作为一种生物防治手段在蛴螬的综合防治中更好地发挥作用提供理论依据。     

棉铃虫叉头框蛋白A类似蛋白基因HarmFoxAl的克隆及表达谱分析

【目的】本研究旨在克隆并分析一种棉铃虫Helicoverpa armigera叉头框蛋白A (forkhead box protein A, FoxA)类似蛋白基因HarmFoxAl,探讨2-十三烷酮胁迫下棉铃虫中肠中HarmFoxAl的表达情况,为进一步明确棉铃虫FoxA的功能和参与棉铃虫生长发育的调控通路提供依据。【方法】从棉铃虫幼虫中肠中扩增得到HarmFoxAl的cDNA序列,并对其氨基酸序列和蛋白结构进行分析。将HarmFoxAl的ORF序列连接至pET32a载体并转化大肠杆菌Escherichia coli Transetta菌株,IPTG诱导后检测目的蛋白的表达形式,并利用镍柱亲和层析法纯化融合蛋白。通过qPCR检测棉铃虫不同发育阶段(1-6龄幼虫和预蛹),6龄幼虫不同组织(脂肪体、中肠、体壁和头部)以及10 mg/g 2-十三烷酮处理6龄幼虫不同时间后中肠中HarmFoxAl的表达谱。【结果】HarmFoxAl(GenBank登录号:XM021331806)的开放阅读框为669 bp,编码222个氨基酸,蛋白的相对分子质量和等电点分别为25.03 kD和6.34。氨基酸序列分析表明,HarmFoxAl单体蛋白无信号肽、跨膜区和二硫键,核心区域是由4个α螺旋和3个β折叠组成的球状结构。将重组的Transetta (pET32a-HarmFoxAl)菌株用0.5 mmol/L IPTG在25℃条件下诱导5 h,约45 kD的融合蛋白His-HarmFoxAl能以可溶的形式存在于重组菌中,这与预测的分子量(42.8 kD)相一致。发育阶段特异性表达谱表明,HarmFoxAl在棉铃虫1-3龄幼虫期、6龄幼虫期和预蛹期均有表达,且预蛹期的表达量最高。组织表达谱结果表明,该基因在6龄幼虫的脂肪体、中肠和体壁中表达,且脂肪体内的表达量最高,而在头部中不表达。10 mg/g 2-十三烷酮处理棉铃虫6龄幼虫后中肠中HarmFoxAl的表达量显著降低,但随着时间延长其表达量逐渐升高,处理48 h后表达量显著高于对照。【结论】棉铃虫HarmFoxAl在预蛹期和幼虫脂肪体中表达量最高,2-十三烷酮处理幼虫后HarmFoxAl的表达量急速降低后逐渐升高,推测其在棉铃虫变态发育和解毒代谢过程中发挥重要作用。     

Induction of detoxification enzymes by quercetin in the silkworm

Quercetin is one of the most abundant flavonoids and the defense secondary metabolites in plants. In this study, the effect of quercetin on the growth of the silkworm larvae was investigated. Cytochrome P450 monooxygenases (P450s), glutathione S-transferases (GSTs), and carboxylesterases (COE) were assayed after exposure to different concentrations of quercetin for 3 d (short-term) and 7 d (long-term), respectively. The results showed that the weight gain of the silkworm larvae significantly decreased after the larvae were treated by different concentrations of quercetin except for the treatment with 0.5% quercetin. Activities of P450, GST, and COE were induced by 0.5 or 1% concentration of quercetin. In the midgut, the induction activity of P450s was reached to the highest level (2.3-fold) by 1% quercetin for 7 d, the highest induction activities of GSTs toward CHP and CDNB were 4.1-fold and 2.6-fold of controls by 1% quercetin after 7 d exposure, respectively. For COEs, the highest activity (2.3-fold) was induced by 0.5% quercetin for 7 d. However, P450s in whole body were higher inducible activities in short-term treatment than those in long-term treatment. The responses of eight cytochrome P450 (CYP) genes belonged to CYP6 and CYP9 families and seven GST genes were detected with real-time polymerase chain reaction. In addition, the genes induced by quercetin significantly were confirmed by qRT-PCR. CYP6AB5, CYP6B29, and GSTe8 were identified as inducible genes, of which the highest induction levels were 10.9-fold (0.5% quercetin for 7 d), 6.2-fold (1% quercetin for 7 d), and 7.1-fold (1% quercetin for 7 d), respectively.     

小分子热激蛋白基因HaHSP19.8在棉铃虫抗逆反应中的作用

【目的】小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)在昆虫抵御外界环境压力中至关重要。本研究旨在探究小分子热激蛋白sHSP19.8基因在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育、抵御高温胁迫和对Cry1Ac杀虫蛋白抗性机制中的作用,为更深入探析该基因作用机理及棉铃虫的防治奠定基础。【方法】通过PCR结合RACE克隆棉铃虫sHSP19.8基因序列,利用生物信息学软件对该基因序列进行分析;通过qRT-PCR测定Cry1Ac敏感棉铃虫5龄幼虫在40℃高温下处理1 h和2 h及饲喂含30 μg/mL Cry1Ac的人工饲料1 h和2 h后该基因的表达量,并测定抗感Cry1Ac棉铃虫不同发育阶段(1-5龄幼虫、蛹及成虫)和5龄幼虫不同组织(前肠、中肠、后肠、马氏管及表皮)中该基因的表达模式。【结果】获得了棉铃虫sHSP19.8基因的全长cDNA序列,命名为HaHSP19.8(GenBank登录号: XP_021195228.1),长608 bp,开放阅读框长528 bp,编码175个氨基酸残基,具有小分子热激蛋白的典型α-晶体结构域(α-crystallin domain, ACD)。该基因受40℃高温和30 μg/mL Cry1Ac杀虫蛋白诱导时在Cry1Ac敏感棉铃虫5龄幼虫中均过量表达;在Cry1Ac敏感棉铃虫整个发育阶段和5龄幼虫各组织中均表达,其中在成虫和5龄幼虫以及5龄幼虫表皮、马氏管和中肠内表达量较高;但是该基因在Cry1Ac抗性品系各个发育阶段和5龄幼虫各组织中表达量相比敏感品系都显著较低。【结论】结果说明HaHSP19.8参与棉铃虫生长发育和生理生化的过程,帮助昆虫抵御外界环境压力,并可能参与到棉铃虫对Cry1Ac的抗性机制中。