大螟HSC70基因克隆及表达模式分析

【目的】近年来,大螟Sesamia inferens (Walker)对水稻的为害逐渐加重并成为水稻的重要害虫之一。随着全球气候变暖,大螟的分布区域也在逐渐向北延伸。HSP70家族作为分子伴侣参与生物生长发育并对外界刺激产生响应,对生物功能蛋白质的正确折叠及其转运有着重要意义。本研究旨在明确HSP70家族HSC70基因在大螟不同组织、不同发育阶段以及低温胁迫下的表达差异,初步探讨大螟对环境适应的分子机理。【方法】应用RT-PCR及RACE技术从大螟5龄幼虫中克隆得到HSC70基因;进行基因组验证,得到其基因组序列,分析内含子的位置及大小;应用实时定量PCR技术分析大螟HSC70基因的表达模式。【结果】大螟HSC70基因长2 160 bp,命名为Sihsc70（GenBank登录号：KJ639908）,开放阅读框长1 962 bp,编码653个氨基酸,推测分子量为71.6 kDa。其氨基酸序列中含有3个HSP70家族保守序列,在C-末端存在细胞质定位信号,说明大螟HSC70是细胞质热激蛋白家族成员。大螟HSC70基因组序列长度为3 522 bp（GenBank登录号：KJ639909）,含有2个内含子,长度分别为685 bp（位于编码区上游）和803 bp（位于编码区内）。在大螟5龄幼虫的不同组织中Sihsc70表达量差异不显著（P＞0.05）,其中在中肠、后肠和体壁中的表达量较高,在唾腺中的表达量最低;在大螟不同发育阶段中,Sihsc70的表达量在雌成虫最低,较高的3个阶段依次为卵、2龄幼虫和5龄幼虫,分别为雌成虫表达量的6.33,3.21和1.86倍;相对于对照组（27℃）,低温胁迫对大螟5龄幼虫HSC70基因表达的影响差异不显著（P＞0.05）。【结论】结果说明,大螟HSC70基因在不同发育阶段和幼虫不同组织中具有不同的表达水平,而低温胁迫不能诱导该基因大量表达。     

异色瓢虫气味结合蛋白基因HaxyOBP1和HaxyOBP6的克隆及表达谱分析

【目的】本研究旨在探索异色瓢虫Harmonia axyridis气味结合蛋白的结构和分布,更好地了解气味结合蛋白在异色瓢虫嗅觉系统中的作用。【方法】利用生物信息学方法克隆异色瓢虫2个气味结合蛋白基因序列并对其蛋白结构进行分析;通过实时荧光定量PCR分析克隆获得的这2个基因在异色瓢虫各个发育阶段和成虫不同组织中的表达水平。【结果】本研究成功克隆得到异色瓢虫两个气味结合蛋白基因HaxyOBP1和HaxyOBP6(GenBank登录号分别为MG757923和MG757927)。HaxyOBP1开放阅读框全长447 bp,编码148个氨基酸,具有6个保守的半胱氨酸,表明HaxyOBP1属于Classic OBPs。HaxyOBP1在异色瓢虫各发育阶段均有表达,在雄性成虫中表达量最高;组织表达谱分析表明HaxyOBP1在雄虫头部表达量最高。HaxyOBP6开放阅读框全长414 bp,编码137个氨基酸,具有4个保守的半胱氨酸,表明HaxyOBP6属于Minus-C OBPs。HaxyOBP6在成虫期的表达量明显高于幼虫阶段,并且在雄成虫中的表达量显著高于雌成虫;组织表达谱分析表明HaxyOBP6在雄成虫头部和雌成虫翅中表达量最高。【结论】本研究克隆得到异色瓢虫两个气味结合蛋白基因,表达谱分析表明HaxyOBP1和HaxyOBP6分别在异色瓢虫成虫头和翅中具有较高的表达水平,说明气味结合蛋白基因可能在异色瓢虫非嗅觉组织中同样具有重要作用。本研究结果为深入研究异色瓢虫气味结合蛋白结构和功能奠定了基础。     

草地贪夜蛾热激蛋白基因SfHsp90的克隆及在高低温和UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本研究旨在探索草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda响应高低温和UV-A胁迫的分子机制。【方法】通过RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾热激蛋白基因Hsp90,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-qPCR技术检测草地贪夜蛾Hsp90基因在不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、成虫不同组织(去除触角和复眼的头、胸、腹、触角、复眼、足、翅、中肠、精巢和卵巢)及在不同时长(0, 30, 60, 90, 120和150 min)高温(36℃)、低温(4℃)和UV-A胁迫下成虫中的相对表达量。【结果】克隆获得草地贪夜蛾Hsp90基因,命名为SfHsp90(GenBank登录号:MN832694),该基因开放阅读框(ORF)长2 154 bp,编码717个氨基酸,编码蛋白质相对分子量为82.52 kD,等电点(pI)为5.01,C末端序列含保守基序EEVD,说明该蛋白为胞质型热激蛋白。系统进化分析结果表明,昆虫Hsp90高度保守。发育表达模式显示SfHsp90在草地贪夜蛾1龄幼虫中表达量最高;组织表达模式显示,SfHsp90在草地贪夜蛾雌雄成虫的触角、复眼和去除触角和复眼的头中的表达量显著高于在其他组织中的。高低温胁迫对草地贪夜蛾SfHsp90表达具有明显的诱导作用,36℃胁迫下,SfHsp90表达量显著高于对照,且随着处理时间的延长,在雄成虫中表达量先上升后下降,在60 min时达到最高值,在雌成虫中表达量随处理时间延长逐渐升高;4℃胁迫下,在雄成虫中表达量随着处理时间的延长先上升后下降,在30 min时表达量达到峰值,在雌成虫中表达量随着处理时间延长逐渐上升;随着UV-A照射时间的延长,在雌雄成虫中表达量先上升后下降,90 min时在雄成虫中表达量达到最高值,60 min时在雌成虫中表达量达到最高值。【结论】草地贪夜蛾SfHsp90基因在高低温和UV-A胁迫下的差异表达说明该基因在草地贪夜蛾响应环境胁迫的分子机制中发挥重要作用。     

亚洲玉米螟卵黄原蛋白基因的克隆、表达谱及对UV-A胁迫的响应

【目的】本研究克隆亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)基因,分析其表达模式,旨在探究UV-A胁迫对亚洲玉米螟Vg基因表达及生殖力的影响。【方法】采用RT-PCR和RACE技术克隆亚洲玉米螟Vg基因的全长,并用生物信息学方法分析其特征;利用RT-qPCR检测亚洲玉米螟不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹和成虫)、雌成虫不同组织(头、足、表皮、卵巢、中肠和脂肪体)中和雌成虫在UV-A胁迫不同时间(0, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5和4 h)下该基因的相对表达量。测定UV-A照射不同时长(0, 1, 2, 3和4 h/d)后亚洲玉米螟成虫的生殖及F_1代发育情况。【结果】克隆获得亚洲玉米螟Vg基因的序列,命名为OfVg(GenBank登录号:MK782978)。该基因全长5 760 bp,开放阅读框(ORF)长5 331 bp,编码1 776个氨基酸,蛋白相对分子量为202.10 kD,等电点为9.06。OfVg包含Vg-N, DUF 1943D和VWD 3个功能结构域,无跨膜区结构。系统发育分析表明,OfVg与鳞翅目其他昆虫的Vg的亲缘关系最近。发育表达谱表明,OfVg基因在雌成虫中表达量显著高于其他龄期的表达量,且在雌虫羽化24 h时OfVg表达量最高;组织表达谱表明,OfVg基因在雌成虫脂肪体中特异表达。UV-A照射能诱导雌成虫OfVg的表达,随着照射时间的延长,其表达量先下降再快速上升,在照射3.5 h时其表达量最高,然后骤降;UV-A处理1, 2和3 h/d雌成虫的产卵量显著增加,且F_1代幼虫发育历期显著延长。【结论】OfVg基因在亚洲玉米螟不同发育阶段、雌成虫不同组织中和UV-A照射不同时间的雌成虫中差异表达。本研究为深入研究UV-A胁迫对亚洲玉米螟发育和繁殖的影响奠定了基础。     

亚洲玉米螟卵黄原蛋白受体基因的克隆及在UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本文旨在克隆亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis卵黄原蛋白受体(VgR)基因,分析其表达模式,探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟VgR基因表达的影响。【方法】利用RT-PCR与RACE技术克隆亚洲玉米螟VgR基因的全长序列;运用生物信息学方法分析该基因特征;采用RT-qPCR技术检测不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹、成虫)、雌成虫不同组织(头、足、表皮、卵巢、中肠、脂肪体)、雌成虫不同时长(0、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4和4.5 h)UV-A胁迫下该基因的相对表达量。【结果】克隆获得了亚洲玉米螟VgR基因,命名为OfVgR(GenBank登录号:MN058042),其全长6 289 bp,开放阅读框(ORF)5 490 bp,编码1 829个氨基酸,预测蛋白分子量为205.27 ku,N端前31个氨基酸为信号肽。序列分析显示,OfVgR具有2个配体结合域(LBD)、2个表皮生长因子前体同源域(EGFP)、跨膜域(TMD)和胞质尾域。系统发育树分析表明,OfVgR与鳞翅目昆虫VgR聚为一支,亲缘关系较近。RT-qPCR检测结果表明,OfVgR在亚洲玉米螟各发育阶段均有表达,其中在卵和雌成虫中高表达,并在雌成虫羽化24 h时表达量达到最高;雌成虫不同组织中,OfVgR在卵巢中表达量最高;OfVgR表达量随着UV-A照射时间的延长呈先下降后上升再下降的趋势,在3.0 h达到最高值。【结论】亚洲玉米螟OfVgR在不同发育阶段,雌成虫不同组织和UV-A胁迫不同时间的雌成虫中差异表达,对探索UV-A胁迫对亚洲玉米螟生殖的分子机制影响奠定基础。     

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。     

沙葱萤叶甲化学感受蛋白基因的鉴定及表达谱分析（英文）

【目的】沙葱萤叶甲Galeruca daurica是一种在内蒙古草原上爆发成灾的新害虫。昆虫的化学感受蛋白(CSPs)是一类水溶性小分子蛋白,其主要功能是识别和传导环境中的化学刺激至受体,参与众多昆虫行为。本研究旨在鉴定沙葱萤叶甲化学感受蛋白基因,并对其表达谱进行分析。【方法】通过筛选本实验室组装的沙葱萤叶甲转录组鉴定沙葱萤叶甲化学感受蛋白基因;采用实时荧光定量PCR方法分析其在沙葱萤叶甲不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、蛹和成虫)和成虫组织[触角、头(去触角)、胸、腹、足和翅]中的表达水平。【结果】鉴定出10个化学感受蛋白基因,将其命名为Gdau CSP1-10(Gen Bank登录号:KY885471-KY885480)。10条编码蛋白的氨基酸序列一致性范围为17.27%~62.79%,彼此间分化程度较高。通过NCBI的Blast比对结果显示,Gdau CSPs与榆黄毛萤叶甲Pyrrhalta maculicollis的Pmac CSP氨基酸序列一致性最高,为90%。系统发育分析表明,4种Gdau CSPs首先与榆黄毛萤叶甲的Pmac CSPs聚为一支。实时荧光定量PCR结果显示,Gd CSPs在不同发育阶段中的表达量有显著差异,Gdau CSP4-5,Gdau CSP7-8和Gdau CSP10 5个Gd CSPs在成虫中的表达量显著高于其他发育阶段,而Gd CSP2在卵中的表达量显著高于其他发育阶段;Gd CSPs不仅表达于成虫触角中,在头(去触角)、胸、腹、足、翅等其他部位也有表达,且10个Gd CSPs在沙葱萤叶甲成虫各组织中有着不同的表达谱,其中Gdau CSP2,Gdau CSP4,Gdau CSP5,Gdau CSP8和Gdau CSP9 5个Gd CSPs在雌成虫触角中的表达量显著高于其他组织。【结论】结果提示化学感受蛋白在沙葱萤叶甲的生长发育和化学感受过程中可能起着不同的作用。本研究为进一步研究沙葱萤叶甲化学感受蛋白的生理功能及化学通讯的分子机理奠定了必要的基础。     

大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因的克隆与表达分析

【目的】储存蛋白是昆虫发育、变态和生殖过程中氨基酸的主要来源,Hexamerin是储存蛋白家族重要成员,在昆虫的生长发育中起着重要作用。为了研究hexamerin基因(SpbHex)在大豆食心虫Leguminivora glycinivorella Matsumurav生长发育过程中的作用,对大豆食心虫SpbHex基因进行克隆与表达分析。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆SpbHex的cDNA全长序列,并通过qPCR研究其在不同发育阶段和幼虫不同组织的表达情况。【结果】SpbHex基因cDNA序列全长2 161 bp,其中开放阅读框2 112 bp,编码703个氨基酸。蛋白预测分子量84.15 ku。hexamerin基因在大豆食心虫不同发育阶段和不同组织中均有表达。在不同生长发育阶段中4龄幼虫的表达量较高,1龄和成虫的表达量较低;在不同组织中脂肪体的表达量较高,表皮中的表达量最低。【结论】本研究克隆了大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因,并对其在大豆食心虫中表达模式进行分析,为进一步明确hexamerin基因在大豆食心虫生长发育中的作用奠定基础。     

棉铃虫HaTO-like基因的克隆、序列分析和表达特征

【目的】克隆和分析了棉铃虫Helicoverpa armigera HaTO-like基因的编码框序列,检测了该基因的时空表达谱以及在棉铃虫感染核型多角体病毒HaSNPV后的转录变化,为深入研究该基因的功能提供理论依据。【方法】本研究利用RT-PCR的方法首次克隆获得HaTO-like基因的全长cDNA序列,通过几种生物信息学软件对该基因的核苷酸序列和氨基酸序列进行了分析,并利用荧光定量PCR技术检测了该基因在棉铃虫不同发育阶段、幼虫组织和成虫组织的表达情况,以及HaSNPV感染对HaTO-like基因表达的影响。【结果】棉铃虫HaTO-like基因cDNA全长为994 bp,开放阅读框为756 bp,编码251个氨基酸,其蛋白序列的N端含有23个氨基酸的信号肽。进一步的序列分析表明棉铃虫HaTO-like与其他昆虫同源蛋白的氨基酸序列一致性不是太高,大概在39%~61%之间,其中与家蚕和脐橙螟在系统进化上关系最近。荧光定量PCR结果表明该基因在棉铃虫的5龄0 h和成虫第1天的的表达量相对较高,在幼虫的头部和表皮内的表达量较其他幼虫组织较高,在成虫的头部和足的表达量也相对较高。而病毒感染则显著地诱导了该基因在棉铃虫幼虫头部和表皮内的表达。【讨论】本研究克隆了棉铃虫HaTO-like基因的全长cDNA序列,分析了该基因的序列特征和表达谱,为进一步阐释该基因的功能奠定理论基础。     

西花蓟马化学感受蛋白的cDNA克隆、时空表达分析及组织定位

【目的】研究西花蓟马Frankliniella occidentalis化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在其嗅觉及化学感受系统中的作用。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆西花蓟马化学感受蛋白基因,用DNAMAN软件进行序列分析,使用BLAST进行同源性比较,采用MEGA6的Neighbor-joining法构建了进化树。通过实时定量PCR(real-time quantitative PCR,qRT-PCR)检测了西花蓟马不同发育期以及成虫不同组织(触角、头、足、胸、腹)中该基因的表达谱。免疫新西兰大白兔制备了Focc CSP1蛋白抗体,与样品切片中Focc CSP1蛋白以及10 nm胶体金颗粒偶联的羊抗兔二抗反应,经透射电镜观察,对该蛋白在西花蓟马成虫组织中进行免疫定位。【结果】克隆并鉴定了一个西花蓟马化学感受蛋白基因,命名为Focc CSP1(Gen Bank登录号:KM527949)。该基因c DNA序列全长597 bp,完整开放阅读框(ORF)288 bp,编码95个氨基酸,成熟蛋白分子量11.377 k D,等电点4.72,具有化学感受蛋白典型的4个保守半胱氨酸位点特征。Focc CSP1与东亚飞蝗Locusta migratoria Lmig CSP(Gen Bank登录号:CAJ01476.1)的氨基酸序列一致性最高,进化关系最近。Focc CSP1在西花蓟马不同发育阶段和成虫不同组织中均有表达,在羽化1 d的雌虫中相对表达量最高,其次是2龄若虫,蛹和成虫后期表达量最低;在触角和足中相对表达量较高。成功构建了重组表达质粒p ET-30a/Focc CSP1,并诱导表达,经Ni柱纯化,获得目的蛋白;免疫定位表明,该蛋白在西花蓟马触角、足、头等部位血淋巴中均大量存在。【结论】明确了西花蓟马化学感受蛋白基因Focc CSP1的核苷酸、氨基酸序列特征。Focc CSP1广泛分布在西花蓟马多个组织及各个发育期,据此推测该基因可能在西花蓟马嗅觉识别、感受机械刺激以及调节生长发育等方面扮演重要角色。     

桔小实蝇肽聚糖识别蛋白基因BdPGRP-SB1的克隆及功能鉴定

【目的】为探究肽聚糖识别蛋白(PGRP)基因BdPGRP-SB1在桔小实蝇Bactrocera dorsalis免疫中的作用。【方法】本研究利用PCR克隆桔小实蝇BdPGRP-SB1全长cDNA序列;利用生物信息学软件对该基因核苷酸序列及其编码的氨基酸序列特征进行分析。采用RT-qPCR分析BdPGRP-SB1在桔小实蝇不同发育阶段(卵、幼虫、蛹、成虫)及5日龄成虫不同组织(中肠、马氏管、后肠、脂肪体、卵巢和精巢)中的表达模式;对桔小实蝇5日龄雌成虫分别注射大肠杆菌Escherichia coli 0111:B4肽聚糖(PGN-EB)和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus肽聚糖(PGN-SA)后检测BdPGRP-SB1表达水平变化。利用RNAi沉默BdPGRP-SB1的表达,测定大肠杆菌和金黄色葡萄球菌诱导后桔小实蝇雌成虫的死亡率及大肠杆菌诱导后抗菌肽(AMP)基因attacin-A, defensin和diptercin表达变化情况。【结果】克隆获得桔小实蝇BdPGRP-SB1的全长cDNA序列(GenBank登录号: MN892482),开放阅读框长558 bp,编码185个氨基酸,其编码蛋白预测分子量为21.45 kD,等电点为8.57。序列分析表明,BdPGRP-SB1无跨膜结构域,具有PGRP保守结构域,前端具有信号肽,为分泌型蛋白;具有Zn²⁺依赖性酰胺酶活性和DAP型肽聚糖识别位点。系统进化分析发现,BdPGRP-SB1与辣椒实蝇B. latifrons的PGRP-SB1亲缘关系最近,氨基酸序列一致性达96%。发育表达模式表明,BdPGRP-SB1在桔小实蝇3日龄幼虫和成虫期高表达;组织表达谱结果显示BdPGRP-SB1在5日龄成虫各组织中均有表达,在脂肪体内表达量最高。PGN-EB和PGN-SA均能诱导桔小实蝇雌成虫体内BdPGRP-SB1表达水平变化。通过RNAi抑制BdPGRP-SB1表达后,注射大肠杆菌导致桔小实蝇雌成虫死亡率显著升高,以及attacin-A, defensin和diptercin表达量显著上调。【结论】结果说明桔小实蝇BdPGRP-SB1参与识别革兰氏阴性细菌,并可能参与桔小实蝇Imd途径调控其免疫反应。     

蠋蝽热激蛋白基因AcHsp83a和AcHsp83b的克隆、表达谱及对高低温和UV-B胁迫的响应

【目的】探索天敌昆虫蠋蝽Arma chinensis响应高低温和UV-B胁迫的分子机制。【方法】利用RT-PCR克隆蠋蝽热激蛋白基因Hsp83a和Hsp83b,并利用生物信息学分析其序列特征；利用RT-qPCR检测Hsp83a和Hsp83b在蠋蝽不同发育阶段(卵、1-5龄若虫、雌成虫和雄成虫)、成虫不同组织(头、胸、腹、翅、触角、脂肪体、足、马氏管、口器、中肠、卵巢和精巢)及38℃高温、4℃低温0(CK), 6和24 h时和UV-B胁迫0(CK), 6和12 h时雌成虫和雄成虫中的表达量。【结果】克隆获得蠋蝽2个Hsp90基因，分别命名为AcHsp83a(GenBank登录号：OP791883)和AcHsp83b(GenBank登录号：OP791884),开放阅读框(ORF)分别长2 172和2 163 bp,分别编码723和720个氨基酸，编码蛋白相对分子量分别为83.12和82.90 kD,等电点(pI)分别为4.94和4.97,C末端序列都含保守基序EEVD,均为胞质型热激蛋白。AcHsp83a和AcHsp83b高度保守。AcHsp83a在卵中表达量最高，AcHsp83b在成虫中...     

管氏肿腿蜂毒液丝氨酸蛋白酶同源物SgSPH对寄主血淋巴酚氧化酶活性的影响

【目的】本研究旨在通过克隆表达管氏肿腿蜂Scleroderma guani毒液丝氨酸蛋白酶同源物(serine protease homologue, SPH)基因SgSPH,探索其编码的毒液蛋白对寄主血淋巴酚氧化酶活性的影响。【方法】利用RT PCR技术克隆管氏肿腿蜂毒液SgSPH基因的开放阅读框(ORF),采用生物信息学软件分析其基因序列结构特征;采用qPCR技术检测该基因在不同发育阶段(卵、低龄幼虫、高龄幼虫、老熟幼虫、吐丝幼虫、黄茧蛹、黑茧蛹和羽化后1-5 d成虫)和雌成虫不同组织(头部、胸部、去除毒液器官的腹部和毒液器官)中的相对表达量;利用载体pSUMO Mut对该基因进行原核表达,用镍亲和层析柱纯化表达的重组蛋白,采用SDS-PAGE和Western blot对获得的重组蛋白进行鉴定;用酶活性测定方法,分析SgSPH重组蛋白对寄主黄粉虫Tenebrio molitor蛹血淋巴酚氧化酶活性的抑制作用。【结果】克隆获得管氏肿腿蜂毒液SgSPH基因(GenBank登录号: MT920663)的ORF,长798 bp,编码265个氨基酸,其中第1-20位氨基酸为信号肽,理论分子量为30.53 kD,等电点为9.59。多序列比对分析表明,SgSPH与其他寄生蜂毒液丝氨酸蛋白酶和SPH具有较低的氨基酸序列一致性(9%~17%),且缺乏保守的催化三联体。qPCR分析表明,SgSPH基因在管氏肿腿蜂成虫阶段和毒液器官中高表达。SDS-PAGE电泳和Western-blot检测发现,成功表达SgSPH重组蛋白,并纯化得到了高纯度SgSPH重组蛋白。酶活性检测结果显示,SgSPH能抑制寄主黄粉虫蛹血淋巴的酚氧化酶活性。【结论】结果提示管氏肿腿蜂毒液SgSPH具有干扰寄主酚氧化酶级联反应的功能。     

四种鳞翅目害虫精氨酸激酶基因的表达谱及基于RNAi的功能分析

【目的】精氨酸激酶(arginine kinase, AK)(EC 2.7.3.3)是昆虫体内重要的磷酸原激酶(能量代谢调节因子),也是唯一能够形成有效ATP的磷酰基供体,起着与脊椎动物中肌酸激酶相同的作用。本研究旨在了解鳞翅目害虫AK基因的表达和功能。【方法】利用qRT-PCR方法测定AK基因在大螟Sesamia inferens、二化螟Chilo suppressalis、甜菜夜蛾Spodoptera exigua和斜纹夜蛾Spodoptera litura 这4种鳞翅目害虫不同发育阶段和3龄幼虫不同组织中的表达谱;通过终点法检测了这4种害虫不同发育阶段和幼虫不同组织中的AK酶活性;采用RNAi技术抑制该基因的表达并分析其功能。【结果】AK基因在大螟、二化螟、甜菜夜蛾和斜纹夜蛾这4种鳞翅目昆虫的不同发育阶段和3龄幼虫不同组织中均有表达,说明该基因的表达不具有发育时期和组织特异性。不同发育时期和3龄幼虫不同组织中AK酶活性与基因表达量变化趋势大体一致。注射以AK基因为靶标的dsRNA 6 d后,4种害虫体内AK基因的mRNA表达下降30%~50%,AK酶活性降低30%左右;14 d后幼虫的死亡率达50%左右,显著高于对照组幼虫的死亡率。【结论】AK基因在上述4种鳞翅目害虫中为组成型表达,RNAi抑制AK基因的表达可导致4种害虫的幼虫死亡,研究结果为开发以AK基因为靶标的鳞翅目害虫防治新技术提供了理论依据。     

沙葱萤叶甲海藻糖酶基因GdTre1的克隆、分子特性和表达分析

【目的】海藻糖酶(trehalase,Tre)作为昆虫体内海藻糖代谢的关键性酶,在昆虫能量调节和生长发育中具有重要作用。本研究旨在克隆获得沙葱萤叶甲Galeruca daurica海藻糖酶基因,并对其表达模式进行定量分析,以期探究海藻糖酶在沙葱萤叶甲生长发育和成虫夏滞育中的作用。【方法】根据沙葱萤叶甲转录组数据,采用RACE技术,克隆得到Tre基因的c DNA全长,并进行生物信息学分析;应用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术检测其在沙葱萤叶甲不同发育阶段[卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹、成虫(羽化后3,7,10,15,25,40,60,80和100 d)]、成虫不同组织(头、胸和腹)以及3日龄成虫在不同温度(15,20,25,30,35和40℃)胁迫下的表达水平;采用3,5-二硝基水杨酸法测定不同日龄成虫体内海藻糖酶活性。【结果】克隆获得了沙葱萤叶甲可溶性海藻糖酶基因,并命名为Gd Tre1(Gen Bank登录号:KY697913),该基因全长1 933 bp,开放阅读框1 704bp,编码567个氨基酸;蛋白预测分子量为66.56 k D,等电点为6.62;编码蛋白具有海藻糖酶超基因家族典型的功能结构域,包含1条信号肽,不具有跨膜结构。同源序列比对和系统发育分析表明,Gd Tre1与马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata Tre1b的同源性最高,氨基酸序列一致性达70.25%。RT-q PCR检测结果表明,Gd Tre1在沙葱萤叶甲各发育阶段均有表达,其中在卵期和成虫滞育期间高表达,而在幼虫、预蛹、蛹及成虫滞育前低表达;在成虫不同组织中,通常在腹部中表达量最高,其次为胸部,最低为头部;Gd Tre1表达量随着温度升高而上升,30℃达最高值,而后随温度升高略有下降。沙葱萤叶甲不同日龄成虫体内Gd Tre1表达量及Tre活性存在显著差异,且Gd Tre1表达量与Tre活性变化趋势一致。【结论】海藻糖酶与沙葱萤叶甲生长发育和成虫夏滞育有密切的关系。该结果为进一步揭示该虫的夏滞育分子机理提供了必要的基础。     

梨小食心虫几丁质合成酶2基因的克隆与表达研究

【目的】研究梨小食心虫Grapholitha molesta(Busck)几丁质合成酶2(GmCHS2)基因序列和表达特性,为进一步研究其功能及新型杀虫剂的开发提供理论依据。【方法】利用转录组数据和RACE技术首次获得GmCHS2基因cDNA序列(命名为GmCHS2,GenBank登录号为KY242360),利用其他昆虫同源序列构建系统发育树,利用实时荧光定量PCR技术研究GmCHS2在不同发育阶段和不同组织的表达特性。【结果】GmCHS2基因序列全长4991bp,开放阅读框为4554bp,其中5′端非编码区长267bp,3′端非编码区长170bp,共编码1517个氨基酸,包含了14个跨膜螺旋。系统发育树结果表明该基因属于几丁质合成酶2类基因。GmCHS2基因在试虫不同发育阶段都有表达,预蛹期和成虫期表达量最高;不同组织中,前肠和中肠的表达量最高,其次是后肠,其余组织表达量很少或不表达。【结论】本文研究了GmCHS2基因在梨小食心虫不同发育阶段和组织部位的表达特性,该基因可能在梨小食心虫生长发育过程中具有重要作用。     

三疣梭子蟹aqp2基因克隆及其在蜕皮中的功能

为研究水通道蛋白AQP的生理功能, 克隆了三疣梭子蟹 (Portunus trituberculatus) 水通道蛋白2基因(ptaqp2), 该基因全长4126 bp, 编码522个氨基酸, 具有水通道蛋白基因家族的保守结构域及功能结构域; 进化树聚类分析结果显示, ptaqp2基因属于水通道蛋白基因家族C-AQP类基因; 组织表达结果显示, ptaqp2呈泛组织表达特征, 在眼柄中的表达量最高, 在肠和肌肉中也有较高表达, 在血淋巴中的表达最低; ptaqp2基因在不同蜕皮时期呈显著差异表达(P<0.05), 且在蜕皮前期表达量最高; 在蜕皮激素(Molting Hormone简称MH)刺激下, 该基因在肌肉、肠及胃中均呈不同程度的上调表达趋势; 通过RNAi技术在蜕皮前期敲降ptaqp2的表达, 发现能够显著推迟蜕皮过程。研究初步证明了ptaqp2基因在三疣梭子蟹蜕皮中发挥重要作用。     

梨小食心虫普通气味受体基因GmolOR20的克隆及表达分析

【目的】通过克隆梨小食心虫Grapholita molesta触角中的普通气味受体(odorant receptor, OR)OR20基因,明确其在不同发育期及成虫不同组织中的表达特征,为进一步研究其功能提供理论依据。【方法】根据梨小食心虫雌虫触角转录组数据,利用RT-PCR克隆梨小食心虫OR20基因的完整开放阅读框;采用qRT-PCR检测该基因在不同发育期(卵、1-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、成虫不同组织(触角、去除触角的头、胸、腹、足、翅)以及不同日龄(1, 3, 5和7日龄)成虫触角中的表达量。【结果】克隆获得梨小食心虫GmolOR20基因cDNA序列(GenBank登录号:MH898864)。该基因完整开放阅读框为1 284 bp,编码427个氨基酸,预测蛋白分子量为49.83 kD,理论等电点为8.57,具有7个跨膜结构域。序列比对和系统进化树结果表明,梨小食心虫GmolOR20与苹果蠹蛾Cydia pomonella CpomOR15和豆荚小卷蛾Cydia nigricana CnigOR15亲缘关系较近,氨基酸序列一致性分别为87%和84%。发育表达模式结果显示,GmolOR20在不同发育时期均有表达,雌雄成虫中的表达量显著高于其他发育期的表达量(P<0.05),但雌、雄虫间的表达量差异不显著。组织表达模式结果表明,GmolOR20主要在成虫触角中高丰度表达,且雌虫触角中的表达量极显著高于雄虫触角中的表达量(P<0.01);GmolOR20在不同日龄成虫的触角中均有表达,且在1和3日龄成虫触角中的表达水平显著高于其他日龄(P<0.05)。【结论】根据GmolOR20基因的表达谱分析结果,推测GmolOR20可能参与梨小食心虫对植物挥发物和性信息素的识别。     

沙葱萤叶甲热激蛋白基因GdHsp70的克隆与表达模式分析

【目的】本研究旨在克隆沙葱萤叶甲Galeruca daurica热激蛋白Hsp70基因,并对其进行序列和表达模式分析,探讨该基因在沙葱萤叶甲生长发育及响应温度胁迫方面的作用。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从沙葱萤叶甲2龄幼虫中克隆Hsp70基因,并进行生物信息学分析;用Wo LF PSORT在线软件进行亚细胞定位预测;采用实时荧光定量PCR检测该基因在沙葱萤叶甲成虫不同组织(头、胸和腹)中、不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、蛹、雌雄成虫)、不同温度(-14,-10,-5,0,5,10,15,20,25和30℃)处理1 h的2龄幼虫及0℃下分别处理0 min,15 min,30min,1 h,1.5 h,2 h和3 h时卵中的相对表达量。【结果】克隆获得一个沙葱萤叶甲Hsp70基因并命名为GdHsp70(GenBank登录号:KY460462),该基因全长2 340 bp,开放阅读框(ORF)1 899 bp,编码632个氨基酸,预测蛋白质分子量为70.12 k D,等电点(p I)为4.79,无跨膜区,无信号肽。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白主要位于细胞质内。蛋白质结构域分析表明,GdHsp70有3个功能保守区。同源比对与系统进化分析表明,GdHsp70与分类学关系上较为接近的昆虫的同源蛋白间有较高的相似度。组织特异性和不同发育阶段表达分析表明,GdHsp70在沙葱萤叶甲成虫胸部和卵期表达量最高;高温和低温胁迫均能诱导沙葱萤叶甲2龄幼虫体内GdHsp70的表达,其中-10℃处理1 h表达量最高;0℃低温处理卵15 min至3 h后均能诱导GdHsp70不同程度的表达上调,其中处理1 h上调幅度最大。【结论】沙葱萤叶甲GdHsp70与该虫的生长发育相关,并对高低温胁迫的响应有重要作用。     

橘小实蝇nAChR α9亚基基因的鉴定及其时空表达

【目的】橘小实蝇Bactrocera dorsalis是世界性分布的危害果蔬的重要检疫性农业害虫,目前已对包括新烟碱类在内的多种杀虫剂产生了抗性。本研究在克隆鉴定橘小实蝇烟碱型乙酰胆碱受体(n AChR)α9亚基基因c DNA的基础上,对其分子特性和系统发育进行生物信息学分析,并检测了该基因在橘小实蝇不同发育阶段及成虫不同组织中的表达模式,为进一步研究其潜在功能及在抗药性中的作用奠定基础。【方法】通过高通量测序技术对橘小实蝇进行转录组测序,对高质量序列拼接组装、基因鉴定及同源性比对分析,预测橘小实蝇烟碱型乙酰胆碱受体候选基因。采用RTPCR和RACE(rapid-amplification of c DNA ends)技术克隆该基因的c DNA全长序列,利用生物信息学分析软件分析其基本生物信息;以α-tubulin为内参基因,利用q PCR研究该基因mRNA在橘小实蝇不同发育阶段及成虫头、胸、腹等组织中的表达模式。【结果】根据预测的基因序列,设计特异性引物进行RACE扩增,从橘小实蝇中克隆获得一条烟碱型乙酰胆碱受体基因的全长序列,c DNA全长1 486 bp,完整开放阅读框1 281 bp,编码426个氨基酸,推测其蛋白质分子量为49.1 k D,理论等电点6.56。该基因经序列比对命名为Bdα9,Gen Bank登录号为JQ178254。氨基酸同源性及系统进化树分析显示,该基因的编码蛋白具有n AChRα亚基的典型特征,并与Agα9和Dmβ3聚类在一起,与其他昆虫n AChRα9亚基具有22%~27%的氨基酸序列一致性。q PCR结果表明,Bdα9mRNA在橘小实蝇整个发育阶段均有表达,成虫期的表达量显著高于卵、2龄幼虫、3龄幼虫和蛹期;Bdα9在橘小实蝇成虫头部中表达量最高,且显著高于胸部和腹部中的表达量。【结论】鉴定了橘小实蝇烟碱型乙酰胆碱受体基因Bdα9,明确了该基因在橘小实蝇不同发育阶段及成虫不同组织中的表达模式。根据q PCR的结果,推测Bdα9可能在橘小实蝇成虫期具有重要功能。