中华蜜蜂气味受体基因AcOr170的克隆与序列分析

本研究采用自行设计的引物对中华蜜蜂Apis cerana cerana雄蜂触角中气味受体基因(Odorant receptors 170)Ac Or170的c DNA序列进行了克隆和序列分析,以探寻中华蜜蜂雄蜂气味受体Ac Or170基因在近缘种昆虫间的进化差异。结果表明:中华蜜蜂雄蜂气味受体基因Ac Or170的c DNA序列总长度为1356 bp,编码区序列长度为1188 bp,共编码396个氨基酸,其分子量为46.272 k Da,等电点8.96,Genbank登录号:KX264359。结构域的分析结果显示,该蛋白具有7tm-6一个保守结构域。经序列比对后发现,Or170的序列在中华蜜蜂、西方蜜蜂和大蜜蜂间的亲缘性很近。     

蜂王上颚腺信息素对雄蜂候选性信息素受体基因表达的影响

【目的】性信息素受体(sex pheromone receptors, PRs)是雄蜂感受蜂王上颚腺信息素(queen mandibular pheromone, QMP)的重要受体。本研究分析中华蜜蜂Apis cerana cerana(简称"中蜂")和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称"意蜂")雄蜂触角和大脑中候选性信息素受体基因Prs受QMP刺激下的表达特征,为探索蜜蜂气味受体(OR)基因的功能研究提供理论依据。【方法】利用qRT-PCR技术检测分析分别用10μL QMP[7.04μg/μL反式-9-氧代-2-癸烯酸(9-ODA)+1.26μg/μL 9-羟基-2-癸烯酸(9-HDA)+0.03μg/μL对羟基苯甲酸甲酯(HOB)]和10μL 7.04μg/μL 9-ODA处理对飞行状态和爬行状态下的中蜂雄蜂和意蜂雄蜂触角和大脑中4个气味受体基因(Or10,Or11,Or18和Or170)的mRNA表达量的影响。【结果】与空白对照组相比,QMP及9-ODA均能显著下调中蜂雄蜂和意蜂雄蜂触角与大脑中Or11的mRNA表达量;中蜂雄蜂触角中AcOr18和AcOr170基因受QMP及9-ODA刺激后mRNA表达量显著下调;QMP与9-ODA均能显著降低中蜂雄蜂和意蜂雄蜂大脑中Or170的mRNA表达量。在QMP或9-ODA刺激下,飞行中蜂雄蜂大脑中AcOr11的mRNA表达量显著高于爬行中蜂雄蜂大脑中的,而飞行与爬行中蜂雄蜂触角中AcOr11的mRNA表达量没有显著差异。【结论】中蜂和意蜂雄蜂触角与大脑中气味受体基因Or11均能应答蜂王上颚腺信息素9-ODA,且受9-ODA刺激后Or11的mRNA表达下调。     

中华蜜蜂气味受体基因AcOr10的克隆及表达分析

【目的】中华蜜蜂Apis cerana cerana气味受体Or10是感受信息素的重要受体蛋白之一。本研究目的是克隆出该受体基因的序列,并分析该基因在雄蜂不同生理状态下触角和大脑中的表达特征,为该基因的功能研究提供理论依据。【方法】采集中华蜜蜂雄蜂触角,提取其总RNA,采用RT-PCR技术克隆中华蜜蜂Or10基因的序列。利用生物信息学软件分析该基因的氨基酸序列。通过荧光定量PCR技术(q PCR)分析其在巢门口未性成熟雄蜂、巢门口性成熟雄蜂、巢脾上未性成熟雄蜂、巢脾上性成熟雄蜂触角和大脑中的相对表达量。【结果】克隆到中华蜜蜂Or10基因(命名为Ac Or10)(Gen Bank登录号:MF693365)c DNA序列,长度为914 bp,编码区长738 bp,编码246个氨基酸,其蛋白质分子量为28.163 k D,理论等电点为5.50。系统发育树结果显示,中华蜜蜂Ac Or10与西方蜜蜂Apis mellifera Am Or10、小蜜蜂Apis florea Af Or4-like基因聚成一支。荧光定量PCR结果表明,巢门口性成熟雄蜂和巢脾上性成熟雄蜂触角中Ac Or10表达量显著高于巢门口未性成熟雄蜂和巢脾上未性成熟雄蜂触角中的表达量(P0.05),但前两者以及后两者之间均差异不显著(P0.05);巢门口性成熟雄蜂大脑中Ac Or10表达量显著高于巢门口未性成熟雄蜂、巢脾上未性成熟雄蜂和巢脾上性成熟雄蜂大脑中的表达量(P0.05),但后三者之间差异不显著(P0.05);巢门口未性成熟雄蜂、巢脾上未性成熟雄蜂和巢脾上性成熟雄蜂触角中Ac Or10的表达量都显著高于相同生理状态下大脑中Ac Or10的表达量(P0.05),但巢门口性成熟雄蜂触角和大脑中Ac Or10的表达量差异不显著(P0.05)。【结论】推测Ac Or10与中蜂雄蜂性成熟相关,出巢飞行对触角Ac Or10表达量影响较小,但引起其脑部变化,进而影响雄蜂的交尾行为。     

欧洲型舞毒蛾气味受体基因OrCo的克隆及序列分析

【目的】克隆欧洲型舞毒蛾Lymantria dispar Linnaeus的OrCo气味受体基因,并分析其序列特征,为进一步研究舞毒蛾嗅觉机制提供有益参考。【方法】本研究利用RT-PCR和RACE方法,克隆获得欧洲型舞毒蛾OrCo受体基因cDNA全长序列,将该基因命名为LdisOrCo,在GenBank中的登录号为KF482409。【结果】序列分析结果显示,LdisOrCo开放阅读框全长为1 311 bp,编码436个氨基酸,序列中有7个跨膜区和高度保守的C端区域。序列联配分析表明,LdisOrCo基因的氨基酸序列与近缘种灰翅夜蛾(Spodoptera littoralis Or83b)的同源性高达89%,与鞘翅目台湾黑金龟(Holotrichia plumbea Or83b)同源性高达64%,与已经报道的其他昆虫的嗅觉受体同源性都在60%以上,特别是在C端几乎完全一致。【结论】嗅觉受体OrCo(Olfactory receptor coreceptor)在不同昆虫体内高度保守,克隆欧洲型舞毒蛾OrCo基因可以为进一步研究舞毒蛾气味受体的功能,OrCo基因的进化以及揭秘嗅觉机制奠定基础。     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR获得中华蜜蜂气味受体基因Or167的cDNA序列,并采用多种生物信息学软件对其结构特征进行预测分析;利用荧光定量PCR检测Acer Or167 m RNA在工蜂羽化后不同发育阶段(1、5、10、15、20、25和30日龄)和不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)中的相对表达量。克隆获得中华蜜蜂Or167的c DNA序列,命名为Acer Or167(Gen Bank登录号为KF239369),其全长1311 bp,编码436个氨基酸,预测有5个跨膜结构域;多序列比对结果显示,中华蜜蜂Acer Or167与西方蜜蜂Amel Or167的一致性最高,达94%,而与毕氏粗角蚁Cbir Or4-like的一致性最低,为49%;荧光定量结果显示,Acer Or167 m RNA在成蜂不同发育期的各个组织中均有表达,且触角中的表达量极显著高于其它各个组织(P0.01),在头、胸、腹、足、翅中有少量表达;从触角不同发育阶段的表达情况来看,1日龄表达量最低,5日龄表达量显著升高,20日龄表达量最高,且极显著高于其它各日龄(P0.01)。推测Acer Or167可能在中华蜜蜂的嗅觉识别系统中起着重要的作用,与中华蜜蜂外出采集,识别花香气味有关。本研究为进一步深入研究中华蜜蜂传统气味受体的功能奠定理论基础。     

大蜡螟气味受体基因Gmel/Orco的克隆与序列分析

为进一步研究大蜡螟嗅觉通讯分子机制和寻求新的大蜡螟防治技术,本研究克隆了大蜡螟Galleria mellonella L.的气味受体基因Gmel/Orco,并对其序列进行生物信息学分析。根据GenBank中已发表的鳞翅目昆虫非典型气味受体家族基因的氨基酸保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法扩增目的基因,将其克隆至T载体并测序。克隆获得大蜡螟气味受体Orco的cDNA序列,命名为Gmel/Orco(GenBank登录号:KT020861),序列分析结果显示,Gmel/Orco开放阅读框长1425 bp,编码474个氨基酸,分子量为53.36 k D,等电点为8.44,序列中有7个跨膜区,N-端在细胞膜内,C-端在细胞膜外。通过在Gen Bank中进行序列的同源性比较,该基因与已公布的鳞翅目螟蛾科、夜蛾科昆虫的非典型气味受体基因序列有较高的同源性。克隆所获得的基因属于非典型气味受体家族基因。     

意大利蜜蜂雌激素相关受体基因全cDNA的克隆及分析

采用RT-PCR、Race等技术克隆了意大利蜜蜂(Apis mellifera)雌激素相关受体基因am ERR的全长cDNA,同时采用Protparam、Swiss Model和MEGA等软件对所对应蛋白质的理化性质、二级及三级结构、分子系统进化关系等进行了预测和分析。克隆得到的意大利蜜蜂雌激素相关受体基因am ERR cDNA全长1 779 bp,其中ORF 1 305 bp,5'-UTR 197 bp,3'-UTR 277 bp,编码的蛋白质由434个氨基酸组成;am ERR基因有8个外显子和7个内含子。该基因较为保守,am ERR与拟黑多刺蚁pv ERR的序列相似性达到89.9%;am ERR的配体结合区缺少H2,由H3、H4和H12形成LBP,与配体结合的关键位点分别是Y246、T284和C316。以上结果为深入研究昆虫ERR基因的功能奠定了理论基础。     

丽蝇蛹集金小蜂气味结合蛋白基因的克隆与序列分析

利用RACE技术,首次从丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis中克隆获得一个气味结合蛋白全长cDNA序列.该基因全长553 bp,开放阅读框411 bp,3'和5'端非编码序列分别为13 bp和129 bp.其推导的氨基酸序列编码136个氨基酸,推测编码蛋白质的分子量为15.4 kDa,等电点为8.76.同源性比对分析发现,丽蝇蛹集金小蜂气味结合蛋白基因与现已报道的其它昆虫气味结合蛋白基因在氨基酸水平上的相似性均低于30%,拥有6个保守半胱氨酸位点等气味结合蛋白所具有的典型特征.系统进化树分析表明,丽蝇蛹集金小蜂气味结合蛋白与意大利蜜蜂Apis mellifera气味结合蛋白2,3,4,5,6,7,8和12聚为同一族,与意大利蜜蜂气味结合蛋白5,6和8的进化程度最近.RT-PCR分析表明,丽蝇蛹集金小蜂气味结合蛋白基因不仅在雌、雄成虫触角中高度表达,而且在头部和足中有微弱表达.     

建兰Actin基因cDNA全长的克隆及其表达分析

根据单子叶植物的肌动蛋白基因(Actin)的保守区序列设计引物,采用RT-PCR和RACE技术从建兰(Cymbidium ensifolium)中分离出Actin基因cDNA全长.序列分析结果表明,建兰Actin基因长度为1 434 bp,编码区长度为1 134 bp,编码377个氨基酸,将其命名为CeActin,GenBank登录号为JN613147.CeActin推导的氨基酸序列与其他植物的同源性都较高,具有高度的保守性.采用半定量RT-PCR技术分析CeActin在建兰各组织及花不同发育时期的表达情况,结果表明,表达量没有明显差异,表明CeActin基因可作为内参基因.     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOR58的序列与时空表达分析

[目的]通过分析中华蜜蜂Apis cerana cerana气味受体基因AcerOR58编码蛋白的理化性质、结构特征,明确AcerOR58时空表达特性,为该基因后续的功能研究奠定基础.[方法]利用多种生物信息学软件预测分析AcerOR58序列及其编码蛋白的结构特性,采用邻接法构建系统进化树.利用实时荧光定量PCR技术分析AcerOR58在不同发育阶段工蜂触角及采集蜂不同组织的表达差异.[结果]AcerOR58基因的开放阅读框(ORF)长1 230 bp,编码409个氨基酸,成熟蛋白分子量为47.147 ku,理论等电点8.46,无信号肽,含有6个跨膜结构且N端位于胞内,31个潜在的磷酸化位点,在第80-405位氨基酸之间存在一个昆虫气味受体家族7tm_6 superfamily保守结构域.AcerOR58与西方蜜蜂Apis mellifera的AmelOR58亲缘关系最近,核苷酸序列一致性高达96.67％,氨基酸序列一致性高达97.31％.AcerOR58在采集蜂(15-25日龄)阶段的表达量较高,且在触角中的表达量极显著高于其他组织(P＜0.01).[结论]AcerOR58具有昆虫气味受体的结构特征,该基因特异性高表达于中华蜜蜂采集蜂触角中,推测其功能与识别外界蜜粉源的花香气味物质有关.     

烟夜蛾几丁质酶基因的克隆与表达

运用RT-PCR技术扩增编码烟夜蛾Helicoverpaassulta(Guen啨e)幼虫几丁质酶基因的cDNA片段,将其克隆至pMD18-T载体,获得该基因的成熟蛋白阅读框序列。将该基因重组到表达型质粒pGEX-4T-2中,并转化入原核细胞中表达,序列测定结果表明,烟夜蛾幼虫几丁质酶基因的成熟蛋白阅读框全长1338bp,编码445个氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为50.1kDa和9.26;推导的氨基酸序列与其近缘种棉铃虫几丁质酶氨基酸序列的一致性达99%,与其他6种昆虫几丁质酶的氨基酸序列也高度一致(65%~76%),并具有几丁质酶的典型特征。将该基因克隆到原核表达载体pGEX-4T-2上并转化BL21,SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导,76kDa附近没有特异蛋白条带出现,表明烟夜蛾几丁质酶基因不能在原核表达载体pGEX-4T-2中表达。     

烟实夜蛾触角普通气味结合蛋白Ⅱ cDNA的克隆、序列分析及在大肠杆菌中的表达

利用RT PCR技术扩增了编码烟实夜蛾Helicoverpa assulta雌、雄虫触角普通气味 结合蛋白Ⅱ的Cdna片段,将其克隆至Pgem-T Easy载体,获得了普通气味结合蛋白Ⅱ基因成熟蛋白阅读框序列。将该基因重组到表达型质粒Pet-30a(+)中,并转化入原核细胞中表达。序列 测定结果表明,烟实夜蛾触角普通气味结合蛋白基因的成熟蛋白阅读框全长489 bp,编码162个 氨基酸残基,预测分子量和等电点分别为18.2 kD和5.35。推导的氨基酸序列与已报道的10种昆虫普通气味结合蛋白Ⅱ高度同源（73%～98%）,并具有气味结合蛋白的典型特征。SDS-PAGE和Western印迹分析表明,经IPTG诱导,普通气味结合蛋白Ⅱ基因能在大肠杆菌BL21(DE3)中表达,电泳检测到一条约23 kD大小的外源蛋白,与预测的融合蛋白分子量大小相应。     

中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白基因克隆、组织表达分析及原核表达

为明确中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉形成中重要功能因子的信号转导通路, 本研究利用RT-PCR方法, 克隆了中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白 (sensory neuron membrane protein, SNMP) 基因编码区, GenBank登录号为KC012595, 命名为AccSNMP1。序列分析表明, 该编码区开放阅读框长1 563 bp, 编码520个氨基酸, 推测的编码蛋白的相对分子量和等电点分别为58.02 kD和5.83。同源性比较发现, 中华蜜蜂AccSNMP1与其他昆虫感觉神经元膜蛋白基因同源性差异很大, 在氨基酸水平上与西方蜜蜂Apis mellifera SNMP基因一致性达99.2%, 与熊蜂Bombus impatiens SNMP基因一致性达90.9%, 而与赤拟谷盗Tribolium castaneum SNMP基因一致性仅为22.7%。系统发育树显示中华蜜蜂与西方蜜蜂遗传距离最近。实时荧光定量PCR结果分析表明, AccSNMP1在触角中表达量最高, 在足中表达量较高, 与胸、 腹、 头（去除触角和喙）、 喙中表达量相比差异显著（P<0.05）。构建原核表达载体pEASY-E1-AccSNMP1, 经IPTG诱导, 中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白在大肠杆菌Escherichia coli BL21 （DE3）中高效表达。结果为进一步研究AccSNMP1在中华蜜蜂体内的作用机理奠定了基础。     

棉铃虫普通气味受体基因HarmOR9和HarmOR29的克隆和组织表达分析

【目的】对棉铃虫Helicoverpa armigera 2个普通气味受体基因的cDNA全长进行分析,明确这两个普通气味受体基因在不同组织中的表达分布,为进一步的功能研究奠定基础。【方法】利用PCR结合RACE技术克隆棉铃虫两条普通气味受体基因的cDNA全长;利用不同的生物信息学软件对序列进行结构预测、序列比对和进化树分析;利用半定量RT-PCR检测其在棉铃虫成虫不同组织中的表达。【结果】获得两条棉铃虫气味受体基因的全长序列,并命名为HarmOR9和HarmOR29（GenBank登录号分别为KJ188252和KJ188253）。序列分析显示,HarmOR9全长1 206 bp,编码401个氨基酸;HarmOR29全长1 188 bp,编码395个氨基酸。选择已报道的鳞翅目昆虫烟青虫Heliothis assulta、家蚕Bombyx mori、烟芽夜蛾Heliothis virescens和棉铃虫的气味受体与本实验克隆得到的两个气味受体基因的编码产物进行序列比对和进化树分析,结果显示这两个气味受体与性信息素受体区别明显,并与其他普通气味受体聚类在一起。半定量RT-PCR的结果显示HarmOR9与HarmOR29都主要在触角中高表达且无雌雄间差异,HarmOR29在其他组织中均不表达;而HarmOR9在雄虫下唇须中有微量表达,在其他组织中均不表达。【结论】本研究从棉铃虫中克隆得到2个气味受体基因HarmOR9和HarmOR29的cDNA全长,其编码产物具有气味受体的典型特征并且属于普通气味受体。明确了这两个气味受体基因都在棉铃虫成虫的触角中高表达,且无雌雄差异,推测其可能参与了棉铃虫普通气味的识别过程。     

甘菊BADH基因cDNA的克隆及在盐胁迫下的表达

利用PCR、RT—PCR和PCR—RACE技术,从菊科植物甘菊（Dendranthema lavandulifolium）中克隆到2个甜菜碱醛脱氢酶（betaine aldehyde dehydrogenase,BADH）基因的同源基因,分别命名为DlBADH1和DlBADH2,GenBank登录号分别为DQ011151和DQ011152。DlBADH1的cDNA全长1821bp,其开放阅读框编码503个氨基酸的蛋白质;DlBADH2全长1918bp,编码506个氨基酸的蛋白质。两个基因核苷酸序列的同源性为97％,推导的氨基酸序列的同源性为98％。与已发表的其它植物BADH基因氨基酸序列的同源性在64％以上。在推导的氨基酸序列中,均含有醛脱氢酶所具有的高度保守的十肽（VTLELGGKSP）以及与酶功能有关的半胱氨酸残基（C）。在推导的氨基酸序列的系统关系中,甘菊位于其它双子叶植物和单子叶植物之间,与其植物分类的系统关系相吻合。RT—PCR—Southern半定量表达分析表明,甘菊BADH基因家族中存在表达受盐诱导的成员。     

烟夜蛾性信息素结合蛋白2(PBP2)基因的克隆、序列分析与时空表达

性信息素结合蛋白（pheromone binding proteins, PBPs）在昆虫雌雄间信息交流中起着重要作用。 本研究利用RT-PCR和RACE方法, 从烟夜蛾Helicoverpa assulta (Guenée)雄虫触角中克隆了性信息素结合蛋白2基因的开放阅读框及3′末端序列, 该基因被命名为HassPBP2(GenBank登录号为EU316186)。克隆和测序结果表明, HassPBP2开放阅读框全长450 bp, 编码149个氨基酸残基, 推测编码蛋白的分子量为16.9 kD, 等电点为5.56。HassPBP2基因结构分析表明, 该基因由3个外显子和2个内含子组成, 内含子的长度分别为90和261 bp。氨基酸序列联配分析表明, 此序列具有气味结合蛋白的典型特征, 与其他鳞翅目昆虫PBPs的一致性在34%~91%之间, 其中与棉铃虫Helicoverpa armigera PBP2和烟芽夜蛾Heliothis virescens PBP2的序列一致性高达91%。时间表达和组织表达分析显示, HassPBP2在卵期、幼虫期和蛹早期不表达, 在蛹中期开始表达, 并一直持续到成虫中期, 且只在雌、雄成虫触角中表达。     

2种蜜蜂和3种胡蜂蜂毒前肥大细胞脱粒肽原基因的克隆及同源性分析

从中华蜜蜂、意大利蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂5种雌成蜂毒腺中快速抽提总RNA,用RT-PCR方法分别扩增各得到大小约为350bp的cDNA片段,进一步将这5个片段克隆入pGEMT-easy载体,进行测序和序列分析。结果表明：所扩增得到的5个片段长度均为341bp,均包含一个完整的开放阅读框和3′端未编码区的188bp核苷酸序列,证实为5种蜂的蜂毒前肥大细胞脱粒肽原的cDNA。经序列比较,意大利蜜蜂、中华蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂前肥大细胞脱粒肽原核苷酸序列彼此间的同源性都为90％以上。中华蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂与意大利蜜蜂的前肥大细胞脱粒肽原氨基酸序列的同源性分别为96％、100％、94％和98％。尽管大胡蜂和墨胸胡蜂与意大利蜜蜂属于不同的科,但它们的肥大细胞脱粒肽却完全相同,而中华蜜蜂与意大利蜜蜂属于同一个属,它们的肥大细胞脱粒肽却不相同。中华蜜蜂和亚非马蜂肥大细胞脱粒肽第5号位的氨基酸为精氨酸,替代了意大利蜜蜂5号位的半胱氨酸,该位置的半胱氨酸与19号位的半胱氨酸组成意大利蜜蜂肥大细胞脱粒肽分子的一个对蛋白活性起重要作用的二硫键。