东亚飞蝗UBX结构域包含蛋白基因LmUBX2的克隆和表达分析（英文）

【目的】UBX结构域包含蛋白是p97/CDC48的辅助因子。p97在泛素化相关的多种细胞过程中起着重要的作用,如依赖泛素-蛋白酶体系统的蛋白质降解和同型膜融合等。本研究旨在克隆东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)的UBX结构域包含蛋白基因,分析其组织和发育表达格局,为进一步研究UBX结构域包含蛋白基因的功能奠定基础。【方法】通过分析东亚飞蝗的转录组数据克隆UBX结构域包含蛋白基因,采用实时定量PCR技术分析该基因在不同发育时期和成虫不同组织中的表达水平。【结果】克隆到东亚飞蝗的一个UBX结构域包含蛋白基因,命名为LmU BX2。LmU BX2开放阅读框长1 020 bp,编码399个氨基酸,预测分子量和等电点分别为37.8 kD a和6.03,与其他UBX结构域包含蛋白的氨基酸一致性为37%~64%,N端和C端分别有一个保守的UBA结构域和UBX结构域。序列比较和系统发育分析发现LmU BX2属于SAKS1亚家族。定量分析发现,LmU BX2在整个生命周期中都有表达,但成虫期的表达水平最高;在检测的所有组织中都有表达,但在精巢和卵巢中表达水平最高。【结论】研究结果说明LmU BX2可能参与东亚飞蝗多种生理过程,尤其可能与东亚飞蝗的生殖有关,但还需深入研究。     

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。     

东亚飞蝗WntA在胚胎发育阶段的时空表达

【目的】探讨东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis Wnt基因家族中WntA编码蛋白序列特征及其在胚胎发育阶段的时空表达谱,为进一步开展LmmWntA的功能研究及挖掘东亚飞蝗其他Wnt基因家族成员奠定基础。【方法】PCR克隆并利用邻接法(neighbor-joining, NJ)鉴定东亚飞蝗Wnt基因家族基因LmmWntA;通过同源序列多重比对分析LmmWntA氨基酸序列特征;利用整胚原位杂交技术对LmmWntA在东亚飞蝗产卵后(after egg laying, AEL)发育至12, 24, 35, 46, 56和65 h以及3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6.5, 8, 8.5, 9.5和11 d共17个连续胚胎发育阶段进行转录信号筛查。【结果】克隆获得东亚飞蝗LmmWntA(GenBank登录号：MW052768), CDS全长1 101 bp,编码336个氨基酸;LmmWtnA与头索动物、昆虫、有爪动物及环节动物WntA蛋白共同聚为WntA亚家族单系群;LmmWntA中段和C端与比对物种WntA蛋白序列保持了较高同源性,仅在N端信号肽...     

飞蝗雌成虫脂肪体G蛋白偶联受体鉴定及其在卵发育中的功能

【目的】本研究旨在鉴定飞蝗Locusta migratoria雌成虫脂肪体中表达的G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptor, GPCR)基因,揭示其在飞蝗卵发育和卵巢生长中的功能。【方法】基于前期获得的第1个促性腺周期内飞蝗雌成虫脂肪体转录组数据,鉴定和聚类分析GPCR基因;qRT-PCR检测GPCR基因在卵黄发生期飞蝗雌成虫脑、胸腹神经节、脂肪体、卵巢和中肠的组织特异性表达模式;通过RNAi实验分析GPCR基因在卵发育和卵巢生长中的功能。【结果】在飞蝗雌成虫脂肪体转录组中新鉴定到了29个GPCR基因。qRT-PCR分析显示,PTH/PTHrPR1和MSR分别在飞蝗雌成虫脂肪体和胸腹神经节中显著高表达,Mthl4, Mthl6和GPR119L在中肠中显著高表达, Octβ1R, CrzR, CCAPR, LGR2, mGluR和GABABR在脑中的表达水平显著高于在其他组织中的。RNAi筛选发现敲降5个GPCR基因CCAPR, PTH/PTHrPR1, ADGRL3, Mthl15和DHR的表达显著抑制飞蝗初级卵母细胞发育和卵巢生长。【结论】本研究结果有助于揭示昆虫高繁殖力的调控网络,并发掘新型害虫防治靶标。     

飞蝗载脂蛋白受体基因LmLPR的表达及功能分析

【目的】载脂蛋白受体(Lipophorin receptor,LPR)在昆虫体内脂类物质的转运中发挥着重要的作用。基于飞蝗转录组数据库获得飞蝗载脂蛋白受体基因LmLPR,分析其基因特性和表达特征,并通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术对其生物学功能进行分析,探究LmLPR在飞蝗脂类物质转运中的作用。【方法】基于课题组飞蝗转录组数据库,获得载脂蛋白受体基因,结合飞蝗基因组数据库,获得其全长开放阅读框(ORF)序列,克隆验证后对其编码蛋白序列特性进行分析;利用GENEDOC软件将该蛋白氨基酸序列与其他物种LPR氨基酸序列进行多序列比对,并使用MEGA5.1软件中的Neighbor-Joining方法,将该序列与其它物种的同源序列进行聚类分析;通过RT-qPCR方法对其在5龄第2天飞蝗不同组织部位和不同发育天数表皮中的表达特性进行分析;通过RNAi技术及伊红染色方法对其生物学功能进行分析。【结果】通过克隆和序列分析获得两种飞蝗LPR基因,即长型(LmLPR-L)和短型(LmLPR-S),序列特征分析发现LmLPR-L和LmLPR-S均有1个信号肽,4个表皮生长因子结构域,5个低密度脂蛋白受体YWTD结构域,以及1个跨膜域。不同于LmLPR-L,LmLPR-S在N端比LmLPR-L多一个低密度脂蛋白受体结构域(LmLPR-L含有6个,LmLPR-S含有7个),而在C端缺失38个氨基酸序列。系统进化树分析显示LmLPR-L和LmLPR-S与蜚蠊目德国小蠊BlattellagermanicaBgLPR-L和BgLPR-S聚为一支。RT-qPCR结果显示LmLPR-S在卵巢中高表达,在其他组织部位的表达量较低,而LmLPR-L在翅芽和卵巢中均高表达,在其他组织部位的表达量较低;时期表达显示LmLPR-S和LmLPR-L在蜕皮后表达量均呈现先升高后降低的趋势,分别在第2天和第3天的表达量最高。在4龄期通过RNAi抑制LmLPR的表达后,发现飞蝗能够正常蜕皮,伊红染色结果显示表皮通透性没有显著改变。【结论】飞蝗载脂蛋白受体基因LmLPR主要在翅芽和卵巢中高表达,其下调表达后不影响若虫的正常生长发育以及表皮的通透性。研究结果为深入探究载脂蛋白受体在昆虫表皮脂类物质转运过程中的作用机制提供了基础。     

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。     

梨小食心虫生物钟基因Gmper和Gmtim的鉴定及其对羽化节律的影响

【目的】本研究旨在探究梨小食心虫Grapholita molesta生物钟基因Gmper和Gmtim的分子特性与表达模式,分析其对羽化节律的调控作用,为梨小食心虫的防控提供潜在新靶标。【方法】根据梨小食心虫转录组数据,采用PCR技术克隆生物钟基因Gmper和Gmtim的cDNA全长;利用RT-qPCR测定这两个基因在梨小食心虫成虫头、胸、腹和足中的表达量,及其在蛹头部中的日表达模式;应用siRNA进行RNAi技术分析Gmper和Gmtim在梨小食心虫羽化节律中的作用。【结果】克隆获得梨小食心虫Gmper基因(GenBank登录号:MN862636)和Gmtim基因(GenBank登录号:MN862637)全长cDNA。Gmper基因开放阅读框长2 862 bp,编码953个氨基酸,序列中含2个PAS结构域和1个PAC结构域;Gmtim开放阅读框长3 048 bp,编码1 015个氨基酸。Gmper和Gmtim在雌雄成虫头部中的表达水平均高于其他组织中的;蛹期头部两基因在暗期的表达水平显著高于光期的。RNAi下调这两个基因的表达均导致梨小食心虫羽化时间更加分散以及羽化高峰期的羽化成虫数量显著降低。【结论】梨小食心虫生物钟基因Gmper和Gmtim具有组织和昼夜表达差异性,两基因对梨小食心虫羽化节律的调控有重要作用。研究结果为开发基于发育行为节律调控的梨小食心虫监测和防控方法提供了新线索。     

小麦条锈菌II类几丁质合成酶基因PstChsII的克隆及表达特征

摘要:【目的】克隆小麦条锈菌几丁质合成酶基因PstChsII,分析其在小麦条锈菌不同发育时期的表达水平。【方法】利用RT-PCR和PCR技术克隆PstChsII的cDNA序列和基因组序列,利用不同的生物信息学软件对序列进行分析,运用实时荧光定量技术分析基因在孢子、芽管以及不同侵染时间的表达水平。【结果】PstChsII基因（Genbank登录号GQ329851）编码区存在15个内含子,开放阅读框长2727 bp,编码908个氨基酸。PstChsII蛋白C端含有7个跨膜螺旋区,N端含多个保守结构域和“QXR     

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。     

东亚飞蝗胚胎体节的形成过程

体节形成是昆虫胚胎发育过程中的关键问题.东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis(Meyen)是一种重要的农业害虫,其体节形成的时序过程尚无详细报道.本研究采用免疫组化和品红染色方法研究了室内人工饲养东亚飞蝗的体节形成过程.结果表明:完成受精后,细胞核开始分裂并向卵表面迁移.细胞核到达卵表面的...     

冈比亚按蚊性别决定基因 doublesex 的克隆、序列分析及表达谱

【目的】doublesex 是控制昆虫性别分化的关键基因,决定了昆虫体细胞与生殖细胞的性别。本研究旨在克隆、鉴定重要疟疾媒介冈比亚按蚊 Anopheles gambiae 性别决定基因 doublesex（Angdsx）,分析其在雌雄个体内的剪切体及在不同发育时期的表达模式。【方法】基于冈比亚按蚊转录组数据库,比对到 Angdsx 相关片段,分别以雌雄成蚊cDNA为模板,采用RT-PCR与RACE方法克隆分别获得雌雄个体内 Angdsx 全长基因,利用生物信息软件对所得序列进行结构域预测、氨基酸序列比对和进化树分析。根据 Angdsx 特异性表达引物,利用RT-PCR方法研究其在冈比亚按蚊雌雄个体及不同发育时期的表达谱。【结果】分别从冈比亚按蚊雌雄成虫中克隆获得 Angdsx cDNA全长序列,分别命名为Angdsx^F（GenBank登录号：KM978937）和 Angdsx ^M（GenBank登录号：KM978938）。Angdsx 位于2号常染色体右臂,基因横跨接近80 kb基因组长度。Angdsx^F 长度为4 874 nt,编码长度为265 个氨基酸的雌性特异性蛋白DSX^F;Angdsx ^M 长度为3 183 nt,编码长度为633个氨基酸的雄性特异性蛋白DSX^M。结构域分析发现 Angdsx 包括 doublesex 保守的TRA/TRA-2结合位点、dsx 重复序列、富含精氨酸/丝氨酸双肽区、多聚嘌呤增强子序列和RNA结合蛋白结合序列,以及连续的双核苷酸GT为主的重复序列。与Angdsx^F 相比, Angdsx ^M具有一个雌性特异性的外显子。Angdsx ^M 在0-2 h卵中高表达,随后逐渐减少,在12-24 h卵中降至最低,之后再次升高;Angdsx^F 则在6-8 h卵中开始表达。【结论】本研究获得了冈比亚按蚊性别决定基因 Angdsx 在雌雄个体内的全长序列,Angdsx 具有保守的结构域与表达特征。本研究结果为蚊虫性别分化的分子机制及将其最终应用于显性致死昆虫施放技术进行蚊媒的防制提供了理论基础。     

飞蝗可溶型海藻糖酶基因的序列分析及mRNA表达特性

海藻糖酶是海藻糖代谢过程中的一个关键酶, 在昆虫发育和能量调节中具有重要作用, 为进一步探讨海藻糖酶基因的功能, 本文分析了飞蝗Locusta migratoria一可溶型海藻糖酶基因的氨基酸序列并对其mRNA表达特性进行了研究。结果表明： 该海藻糖酶（TRE, GenBank登录号： FJ795020）不含有跨膜结构。系统进化树分析结果显示, 该酶与大豆蚜Aphis glycines、 豌豆蚜Acyrthosiphon pisum、 褐飞虱Nilaparvata lugens和灰飞虱Laodelphax striatella可溶型海藻糖酶具有较近的亲缘关系, 因此我们将该酶的基因命名为LmTre-1。对该基因在不同组织和发育时期表达量的荧光定量 PCR 分析表明： LmTre-1在卵发育前期、 中期的表达量都很低, 卵发育后期表达量显著提高; LmTre-1在5龄若虫和成虫被检测的组织部位中均有表达, 在体壁中的表达量最高, 其次是在脂肪体、 肌肉、 气管、 精巢及卵巢中; 5龄飞蝗刚蜕皮后LmTre-1在体壁中的表达量较高, 随着生长发育其表达量逐渐降低; LmTre-1在成虫发育期体壁中稳定高表达。LmTre-1的mRNA表达特性与几丁质合成酶1基因非常相似, 据此推测该基因可能与体壁几丁质的合成相关。本研究为深入探讨该基因的生理功能提供了重要的基础数据, 并为以海藻糖酶为杀虫靶标的农药筛选奠定实验基础。     

意大利蜜蜂刚出房与性成熟雄蜂的蛋白质组差异分析

【目的】对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica刚出房雄蜂与性成熟雄蜂的蛋白质组进行比较,探讨雄蜂在性成熟过程中蛋白质表达变化,为进一步研究雄蜂发育生物学获得差异表达蛋白质方面的依据。【方法】采用双向电泳法建立意大利蜜蜂雄蜂发育过程中刚出房时与性成熟期的蛋白质表达谱,通过质谱分析与数据库检索,鉴定部分差异蛋白。【结果】在意大利蜜蜂刚出房雄蜂和性成熟雄蜂中分别检测到2 490和2 317个蛋白点,其中差异表达蛋白点有157个。在刚出房雄蜂中高度表达的蛋白点有102个;在性成熟雄蜂中高度表达的蛋白点有55个。对部分差异蛋白进行质谱分析,共鉴定了18个蛋白点,其中在刚出房雄蜂中上调表达的蛋白有肌钙蛋白、SEC13蛋白、DJ蛋白等,在性成熟雄蜂中上调表达的蛋白有副肌球蛋白、精氨酸激酶、肌动蛋白解聚因子等。【结论】意大利蜜蜂雄蜂在性成熟发育过程中,其体内大量蛋白表达发生了变化,其差异表达的蛋白质可能与骨骼、飞行肌以及精子发育等机能有关。     

飞蝗谷胱甘肽S-转移酶基因克隆、 序列分析及表达特征

谷胱甘肽S-转移酶（glutathione S-transferase, GST）是一类广泛分布的多功能超家族酶系, 其中Omega家族GST在昆虫体内担负重要生理功能。为探讨飞蝗Locusta migratoria Omega家族GST功能, 利用RT-PCR技术克隆得到1条飞蝗谷胱甘肽S-转移酶Omega家族基因全长cDNA, 命名为LmGSTo1 （GenBank登录号： JQ750592）。该基因开放阅读框长738 bp, 编码245个氨基酸。该酶含有N-端和C-端2个结构域, N-端结构域由5个β-折叠和3个α螺旋组成, 包括4个GSH结合位点; C-端结构域由8个α螺旋组成, 含有5个底物结合位点。Real-time PCR结果表明, LmGSTo1在飞蝗不同龄期均有表达, 在胃盲囊和中肠表达量较低, 在前肠、马氏管、肌肉和脂肪体表达量较高; 溴氰菊酯处理可导致LmGSTo1表达水平显著下降。这些结果为进一步研究LmGSTo1基因功能提供了依据。     

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。