斜纹夜蛾铁硫亚基蛋白的表达及功能鉴定

铁硫亚基蛋白(rieske iron-sulfur protein, RISP) 是线粒体复合物Ⅲ的关键蛋白亚基之一, 在呼吸链电子传递过程中起到重要作用。本研究通过RT-PCR克隆得到斜纹夜蛾Spodoptera litura RISP基因SlitRISP的ORF, 构建了pET32a-SlitRISP原核表达载体, SDS-PAGE和Western blot检测结果显示, SlitRISP原核表达蛋白以包涵体的形式存在于菌体沉淀中, 且RISP抗体可成功用于该蛋白的免疫印迹检测。为了进一步鉴定SlitRISP在斜纹夜蛾离体细胞系SL-1中的功能, 通过向细胞内转染siRNA, 利用RNAi技术沉默SL-1中的SlitRISP。qRT-PCR结果表明, 分别经50 nmol/L和100 nmol/L siRNA处理48 h后, SL-1中SlitRISP的表达均几乎完全被抑制; Western blot结果显示, SL-1中SlitRISP含量显著低于CK。当SL-1 SlitRISP被成功沉默后, 通过检测SL-1线粒体膜电位、 细胞ATP含量和细胞增殖抑制率鉴定RISP在线粒体电子传递过程中的重要作用。流式细胞仪测定结果表明, 经50 nmol/L和100 nmol/L siRNA处理24 h后, SL-1线粒体膜电位相对于CK分别降低23.52%和11.32%, 而处理48 h后, SL-1线粒体膜电位则分别升高5.58%和27.66%; siRNA处理24 h和48 h后, SL-1 ATP含量相对于CK分别降低82.71%和84.50%, 最终导致SL-1细胞增殖抑制率分别为53.64%和67.94%。这些结果表明SlitRISP在SL-1中参与线粒体膜电位的形成和细胞ATP的合成。介于RISP在线粒体电子传递链中的重要作用, 其可能成为新型杀虫作用靶标, 这可为研制新型呼吸抑制剂提供参考。     

斜纹夜蛾水通道蛋白1（AQP1）基因的克隆、分子特性和表达分析

水通道蛋白(aquaporin, AQP)是生物体中一种重要的跨膜通道蛋白, 它通过一些中性小分子化合物的运输, 从而参与了昆虫对食物中水分再吸收、抗寒和抗干燥等重要生理机制。为研究斜纹夜蛾中水通道蛋白的基因特征和时空表达特征, 本研究利用同源克隆和RACE技术获得了斜纹夜蛾水通道蛋白1（AQP1）基因的两个转录异构体, 并将其分别命名为SL-AQP1A （GenBank登录号： KC999953）和SL-AQP1B （GenBank登录号： KC999954）,其中SL-AQP1B比SL-AQP1A在推导的编码区5′端连续性缺失81个碱基, 而其他序列完全一致; 同源分析显示推导的SL-AQP1与家蚕为代表的水通道蛋白1具有较高的同源性。拓扑学和三级结构模拟显示其有经典的6个全跨膜结构域、2个半跨膜结构域、2个保守的NPA (asparagine-proline-alanine, 天冬氨酸-脯氨酸-丙氨酸)结构基序及选择性水孔构件ar/R （aromatic arginine, 芳香族精氨酸）。qRT-PCR结果显示, SL-AQP1整体时空表达差异性十分明显, 并且SL-AQP1B的表达量显著高于SL-AQP1A; SL-AQP1在卵期和预蛹期有较高的表达量, 在中肠、马氏管、血淋巴、消化腺中有相对较高的表达量, 暗示其在斜纹夜蛾中存在重要的渗透压调节作用。本文结果为进一步研究水通道蛋白在斜纹夜蛾中的作用提供了一定的分子基础。     

斜纹夜蛾蜕皮响应基因E75D的克隆、 原核表达分析及microRNA作用位点预测

E75是昆虫蜕皮级联反应中的早期转录因子之一。本研究运用RT-PCR和RACE技术, 首次获得了斜纹夜蛾Spodoptera litura E75D基因, 命名为Sli-E75D (GenBank 登录号： JQ266225), 其开放阅读框全长1 836 bp, 编码611个氨基酸残基, 3′非翻译区全长为358 bp, 同时获得其5′非翻译区共341 bp。经核苷酸序列比对分析, E75在鳞翅目昆虫间保守性较高, 尤其3′非翻译区具有高保守性, 但由于启动子不同, E75异构体mRNA 5′端序列存在差异; 经氨基酸序列比对, Sli-E75D与棉贪夜蛾Spodoptera littoralis、 烟草天蛾Manduca sexta、 家蚕Bombyx mori E75D的一致性分别为98.4%, 79.3%和76.5%。基于E75 3′非翻译区的高保守性, 利用PITA和RNAhybird程序预测了最有可能调控鳞翅目昆虫E75基因的3种miRNAs： miR-14, miR-33和miR-87。构建pET28a-Sli-E75D表达载体, 分别转化BL21(DE3)和Transetta(DE3)菌株, 检测大肠杆菌Escherichia coli稀有密码子对E75D原核表达的影响, SDS-PAGE结果显示, 转化Transetta(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D可高效表达大小约74.79 kD（含预测的67.19 kD Sli-E75D, 7.6 kD T7·Tag 和His·Tag）的重组蛋白, 与其理论分子质量基本吻合, 而转化BL21(DE3)菌株的pET28a-Sli-E75D质粒只见微量重组蛋白表达。由于Transetta(DE3)菌株可补充大肠杆菌6种稀有密码子的tRNA, 较BL21(DE3)更适合于E75D的外源表达。qPCR检测了斜纹夜蛾从末龄幼虫到成虫发育过程中各时间点Sli-E75的相对表达水平： Sli-E75在6龄幼虫期的表达量较低, 从预蛹开始, 表达量急剧升高, 并在蛹中期达到最高峰, 之后迅速下降, 但成虫期表达水平又出现回升。这些结果有助于深入研究E75在昆虫蜕皮级联反应中的作用。