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。     

禾谷缢管蚜鞣化激素基因克隆及功能分析

【目的】探讨禾谷缢管蚜 Rhopalosiphum padi （Linnaeus）鞣化激素基因的发育表达模式及功能。【方法】采用转录组测序得到禾谷缢管蚜鞣化激素基因bursicon-α 和 bursicon-β cDNA序列。通过实时荧光定量PCR方法,分析该基因的发育表达模式。利用RNA干扰（RNA interference, RNAi）介导 bursicon-α 和bursicon-β 沉默,分析鞣化激素的功能。【结果】序列分析结果显示,禾谷缢管蚜鞣化激素α亚基基因（bursicon-α）cDNA序列开放阅读框为480 bp,编码159个氨基酸残基;β亚基基因（bursicon-β）cDNA序列开放阅读框为417 bp,编码138个氨基酸残基。时序表达分析表明,鞣化激素两个亚基基因在禾谷缢管蚜整个发育期均有表达,以1龄若蚜期表达量最高;成蚜有翅个体中表达量显著高于无翅个体。RNAi介导的 bursicon-α 和 bursicon-β 沉默均能显著抑制禾谷缢管蚜成蚜表皮的黑化。【结论】研究结果表明,鞣化激素在禾谷缢管蚜体壁黑化中发挥着重要作用。该结果为进一步研究鞣化激素在蚜虫生长发育过程中的生理功能提供了基础资料。     

禾谷缢管蚜ABC转运蛋白基因的克隆、分子特性及表达分析

【目的】ABC（ATP-binding cassette）转运蛋白是一类重要的跨膜蛋白超家族,某些ABC转运蛋白基因在一些害虫的抗药性品系中表达显著提高。本研究旨在克隆禾谷缢管蚜 Rhopalosiphum padi ABC转运蛋白基因RhpaABCG9,RhpaABCG20和RhpaABCG23 cDNA全序列,分析这3个基因在该虫不同发育阶段和不同抗药性品系中的表达模式,为阐明ABC转运蛋白在禾谷缢管蚜抗药性中的作用和其他生理功能,以及深入分析该虫抗药性机理奠定基础。【方法】采用RT-PCR与RACE技术,克隆了基因cDNA全序列;利用实时荧光定量PCR技术,研究这3个基因在禾谷缢管蚜不同生长发育阶段和不同抗药性品系中的表达变化。【结果】获得了RhpaABCG9,RhpaABCG20和RhpaABCG23 3个基因cDNA全序列,其开放阅读框长度分别为2 103,2 436 和2 082 bp,分别编码700, 811和693个氨基酸。结构分析表明,3个蛋白均具有ABC转运蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析结果显示,3个蛋白氨基酸序列分别与豌豆蚜Acyrthosiphon pisum各对应氨基酸的序列一致性最高。实时荧光定量PCR分析结果表明,这3个基因在禾谷缢管蚜不同发育时期均不同程度表达。RhpaABCG20在各个发育时期的表达变化差异不显著;RhpaABCG9表达量在4龄若蚜最高,在1龄若蚜最低;RhpaABCG23 表达量在3龄若蚜最高,1龄若蚜最低,其他阶段差异不显著。禾谷缢管蚜异丙威抗性品系中,RhpaABCG20表达量显著高于敏感品系,而RhpaABCG9和RhpaABCG23表达量均低于敏感品系,但差异不显著;禾谷缢管蚜吡虫啉抗性品系中,RhpaABCG20和RhpaABCG23表达量显著高于敏感品系,而RhpaABCG9表达上调不显著。【结论】RhpaABCG9,RhpaABCG20和RhpaABCG23基因可能参与禾谷缢管蚜体内农药的运输,并与禾谷缢管蚜的抗药性具有一定的关系。本研究结果为进一步深入分析禾谷缢管蚜的抗药性机制,以及该虫的抗药性治理与综合防治奠定了基础。     

苹果蠹蛾细胞色素P450基因CYP332A19和CYP337B19的克隆及表达分析

【目的】本研究旨在通过克隆苹果蠹蛾Cydia pomonella细胞色素P450基因CYP332A19和CYP337B19,并对其进行序列和表达分析,以更好地了解这两个P450基因在植物次生物质解毒方面的作用,为进一步的功能研究提供依据。【方法】采用本地BLAST搜索苹果蠹蛾转录组数据库获得细胞色素P450基因cDNA序列,采用RT-PCR技术克隆目的基因的编码区。利用生物信息学软件分析目的基因的序列特征及与其他近缘物种的P450基因的系统进化关系。采用RT-qPCR技术测定目的基因在苹果蠹蛾不同发育阶段(卵、1-5龄幼虫、蛹和成虫)、4龄幼虫不同组织(头部、表皮、脂肪体、中肠和马氏管)以及4龄幼虫分别取食添加0.1%香豆素和0.5%槲皮素的人工饲料2 d后的表达水平。【结果】克隆获得苹果蠹蛾细胞色素P450基因CYP332A19(GenBank登录号: MF574708)和CYP337B19(GenBank登录号: MF574697)的全长cDNA序列,开放阅读框(ORF)分别长1 518和1 491 bp,分别编码505和496个氨基酸,其蛋白质分子量分别为58.586和57.734 kD,理论等电点分别为8.99和7.61。结构域分析显示,CYP332A19和CYP337B19中均包含包括血色素结合区在内的5个保守的细胞色素P450结构域。系统发育树显示,苹果蠹蛾CYP332A19与苹淡褐卷蛾Epighyas postvittana CYP332A9等CYP332A基因聚在一枝,而CYP337B19与稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis CYP337B12和六星灯蛾Zygaena filipendulae CYP337B11等CYP337B基因聚在另一枝。RT-qPCR分析结果表明,CYP332A19和CYP337B19在苹果蠹蛾幼虫期的表达水平高于卵期的,分别在4龄幼虫脂肪体和中肠中的表达量最高。取食分别含0.1%香豆素和0.5%槲皮素的人工饲料2 d后,4龄幼虫体内的CYP332A19和CYP337B19相对表达量显著高于对照组(取食含2%DMSO的人工饲料)。【结论】CYP332A19和CYP332B19分别在苹果蠹蛾幼虫脂肪体和中肠中高表达,且在取食含香豆素和槲皮素的人工饲料的苹果蠹蛾幼虫体内表达量升高,说明这两个基因可能参与苹果蠹蛾对外源物质的解毒代谢过程。本研究的结果有助于我们了解苹果蠹蛾对寄主次生物质解毒代谢机理,为苹果蠹蛾防治提供新思路。     

荻草谷网蚜唾液蛋白SmHMp1的基因克隆及基于HIGS技术的功能分析

【目的】荻草谷网蚜Sitobion miscanthi是我国农业生产中的重大害虫之一，其唾液中存在许多功能各异的效应蛋白，在取食过程中参与蚜虫-植物互作。本研究旨在探索荻草谷网蚜唾液蛋白SmHMp1在该蚜虫取食和繁殖过程中的功能，探索其作为沉默靶标用于防治荻草谷网蚜的可行性。【方法】基于荻草谷网蚜唾液腺转录组数据，克隆荻草谷网蚜SmHMp1的cDNA全长序列，并进行生物信息学分析；以RT-qPCR技术测定荻草谷网蚜不同发育阶段(1-4龄若虫以及无翅成蚜)、无翅成蚜不同组织(唾液腺、头、胸、腹、胚胎以及整虫)、不同翅型成蚜(有翅成蚜和无翅成蚜)以及取食不同饲料(人工饲料和小麦苗)的无翅成蚜中SmHMp1基因表达量；以农杆菌Agrobacterium tumefaciens介导的烟草瞬时表达确定SmHMp1蛋白的亚细胞定位；构建大麦条纹花叶病毒(barley stripe mosaic virus, BSMV)重组病毒载体，利用寄主诱导的基因沉默技术(host-induced gene silencing, HIGS)沉默荻草谷网蚜SmHMp1基因后，通过解剖、生命表和刺探电位(elect...     

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...     

亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响

摘要: 【目的】吡虫啉(imidaclorprid)是广泛使用的新烟碱类杀虫剂之一。大量研究表明亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)幼虫的发育和成年蜜蜂的采集、学习等行为。本实验旨在探究亚致死剂量吡虫啉对意大利蜜蜂内勤蜂(1日龄成年工蜂)与外勤蜂(21日龄成年工蜂)免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响,进而为蜜蜂健康的维护提供科学依据。【方法】测定饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液不同时间后意蜂成年工蜂的存活率;利用荧光定量PCR检测饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液6 d后其体内免疫基因多酚氧化酶基因(PPOA3, GenBank登录号： GB43738), Abaecin类抗菌肽基因(ABA, GenBank登录号： GB18323),葡萄糖脱氢酶基因(GLD, GenBank登录号： GB43007)和解毒基因细胞色素P450基因(CYP450 6a2, GenBank登录号： GB49876)的表达,并采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验测定其体内细胞色素P450酶(cytochrome P450, CYP450)含量和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活力。【结果】1日龄和21日龄意蜂成年工蜂连续饲喂6 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组(饲喂含0.1 ng/μL丙酮的50%蔗糖溶液)无显著差异;连续饲喂9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,1日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组无显著差异,而21日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组有显著差异。1日龄意蜂成年工蜂自由取食含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖溶液6 d后, PPOA3, CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平,细胞色素P450含量以及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势;而21日龄意蜂成年工蜂取食该药液6 d后,CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势,PPOA3表达水平和细胞色素P450含量有显著上调趋势。【结论】亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因的表达及免疫解毒酶系活力;吡虫啉短期胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活无显著影响,长期胁迫则会影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活。     

苹果蠹蛾NAPDH-细胞色素P450还原酶(CPR)基因的克隆及表达模式分析

【目的】本研究通过克隆苹果蠹蛾Cydia pomonella CPR (CpCPR)基因cDNA序列,并对该基因的表达模式进行分析,为深入研究P450酶系在苹果蠹蛾对植物次生物质和杀虫剂解毒代谢过程中的作用提供理论基础。【方法】以近缘昆虫的CPR氨基酸序列作为询问序列,在苹果蠹蛾转录组(SRX371333)中进行筛查比对,获得了苹果蠹蛾CPR(CpCPR)基因的cDNA序列。采用RT-PCR技术克隆目的基因的开放阅读框(ORF)。利用生物信息学软件分析目的基因的序列特征、3D结构和与其他昆虫CPR基因的系统进化关系。采用RT-qPCR技术测定CpCPR基因在苹果蠹蛾不同发育阶段(卵、幼虫、蛹和成虫)及幼虫不同组织部位(头部、表皮、脂肪体、中肠和马氏管)的表达水平。【结果】克隆获得的苹果蠹蛾CpCPR基因的ORF为2 052 bp,编码683个氨基酸残基,预测的蛋白质分子量(Mw)为77.326 ku,理论等电点(pI)为5.65。CpCPR包含FMN区域、NADPH区域和FAD等昆虫CPR的典型特征。系统发育分析表明,苹果蠹蛾CpCPR与鳞翅目昆虫CPR基因聚在一枝。RT-qPCR结果表明,CpCPR基因在苹果蠹蛾的整个发育阶段均有表达,在幼虫期表达量最高;CpCPR基因在4龄幼虫的各部位均有表达,在中肠中的表达量最高。【结论】克隆获得了苹果蠹蛾CpCPR基因的ORF序列,该基因在苹果蠹蛾主要取食阶段和消化器官中高表达,表明其可能在苹果蠹蛾对植物次生物质和杀虫剂解毒代谢过程中扮演重要作用。     

蜕皮激素和有效霉素对粘虫几丁质合成酶B基因表达的影响

【目的】克隆粘虫Mythimnaseparata几丁质合成酶B基因的全长cDNA序列,研究该基因的时空表达特性,分析蜕皮激素(20-hydroxy ecdysone, 20 E)和有效霉素(Validamycin)对该基因表达水平的影响。【方法】本试验通过高通量测序法获得粘虫几丁质合成酶B基因的cDNA全长序列,利用RT-qPCR技术分析粘虫几丁质合成酶B基因在不同发育阶段和不同组织的特异性表达及蜕皮激素和有效霉素对其表达的影响。【结果】基因cDNA全长4 617 bp,包含一个完整开放阅读框,编码1个1 538个氨基酸组成的多肽,分子量为175.629 ku,理论等电点为5.96,包含17个跨膜螺旋,4个几丁质合成酶的标签序列CATMWHET,DGD,EDR和QRRRW及1个催化结构域。该基因命名为MsCHSB,GenBank登录号为KY348776。氨基酸序列比对表明,该基因与其他昆虫的几丁质合成酶B基因同源性高于52%,其中与蓓带夜蛾Mamestra configurata和棉铃虫Helicoverpa armigera的几丁质合成酶B基因同源性最高,分别为92%和83%。RT-qPCR技术表明粘虫在不同发育阶段和组织中均有mRNA的特异性表达,其中3龄第1天和中肠中MsCHSB基因相对表达量最高。注射10μg/μL浓度的蜕皮激素6 h和12 h后,表现为对该基因的诱导效应,与对照组差异显著;有效霉素处理后该基因相对表达量均被显著抑制,其中注射20μg/μL浓度的有效霉素48h后,抑制作用最为明显。【结论】本试验得到了一条新的粘虫几丁质合成酶B基因cDNA序列全长。蜕皮激素对MsCHSB基因的表达有一定的诱导作用,有效霉素对MsCHSB基因的表达有一定的抑制作用,该结果为进一步研究昆虫几丁质合成酶B打下了基础。     

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。