烟草甲clip丝氨酸蛋白酶基因的克隆及其对外源激素和免疫胁迫的表达响应(英文)

【目的】作为细胞外信号级联通路的重要组成部分,含有clip结构域的丝氨酸蛋白酶(clip-domain serine proteases, CLIPs)在昆虫发育和先天免疫过程中起着重要作用。本研究旨在克隆烟草甲Lasioderma serricorne CLIP基因,解析其在烟草甲不同发育阶段和幼虫不同组织中的表达模式,分析其在外源激素20-羟基蜕皮酮(20E)和免疫胁迫后的表达特征,为进一步研究其生理功能奠定基础。【方法】采用RT-PCR技术克隆获得烟草甲两个CLIPs基因(LsCLIP1和LsCLIP2)全长cDNA序列,并利用生物信息学软件预测其编码蛋白的结构和特征,利用MEGA 6.06构建昆虫CLIPs系统发育树;利用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qPCR)研究这两个基因在不同发育阶段［低龄幼虫(卵孵化后24 h内)、高龄幼虫(4龄以上)、蛹(化蛹后48 h以上)、早期成虫(化蛹后24 h内)和晚期成虫(化蛹后7 d)］、5龄幼虫不同组织(表皮、脂肪体、肠道和剩余组织)中以及注射20E(120 ng/幼虫)和来源于大肠杆菌Escherichia coli和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus的肽聚糖(0.2 μL)后4龄幼虫中的表达模式。【结果】克隆获得烟草甲LsCLIP1和LsCLIP2基因的cDNA全序列,其开放阅读框长度均为1 194 bp,编码397个氨基酸。序列分析显示,其氨基酸序列各自具有一个clip结构域和胰蛋白酶结构域。系统发育分析表明,CLIP1和CLIP2都属于subfamily C CLIPs。qPCR结果表明,LsCLIP1和LsCLIP2基因在所检测的各发育阶段和幼虫各组织中均有表达,分别尤以蛹期和表皮中表达量最高;经20E和肽聚糖诱导后,烟草甲幼虫体内LsCLIP1和LsCLIP2基因的表达量明显提高。【结论】推测LsCLIP1和LsCLIP2可能参与了烟草甲的蜕皮发育和对免疫胁迫的应激响应。本研究将为后续研究昆虫CLIPs的分子调控提供参考。     

烟草甲谷胱甘肽S-转移酶基因LsGSTe1的表达及其与甲酸乙酯耐受性的关系

【目的】探究烟草甲Lasioderma serricorne谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因LsGSTe1的分子特性和生物学功能。【方法】在烟草甲转录组数据的基础上,利用RT-PCR技术扩增LsGSTe1基因,并进行生物信息学分析;采用qPCR技术检测LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段(低龄幼虫、高龄幼虫、蛹、低龄成虫、高龄成虫)及高龄幼虫不同组织(表皮、中肠、脂肪体、马氏管)中的表达水平,以及在甲酸乙酯熏蒸胁迫后的5龄幼虫中的表达变化。进一步采用RNAi技术沉默烟草甲5龄幼虫LsGSTe1基因,通过生物测定分析烟草甲对熏蒸剂甲酸乙酯的敏感性变化。【结果】获得LsGSTe1基因的全长cDNA序列(GenBank登录号:MN480468),开放阅读框长684 bp,编码227个氨基酸,N端和C端均存在催化保守位点。系统发育分析表明该基因属于GSTs的Epsilon家族。qPCR结果表明,LsGSTe1在烟草甲不同发育阶段均有表达,且在高龄幼虫期的表达量较高;表达部位主要在幼虫脂肪体,其次为中肠和表皮,而在马氏管中的表达量最低。LC_(30)(10μL/L)和LC_(50)(20μL/L)浓度的甲酸乙酯对烟草甲5龄幼虫熏蒸胁迫后,LsGSTe1的表达水平显著升高,分别是对照组的2.96和5.80倍。RNAi结果发现,RNAi 48 h和72 h后,LsGSTe1的表达量分别下降了79.9%和83.0%,沉默效率显著;RNAi 72 h后,dsLsGSTe1注射组与对照(dsGFP组)相比,LC_(50)浓度的甲酸乙酯处理5龄幼虫的死亡率明显提高了32.4%。【结论】推测LsGSTe1基因可能参与了烟草甲对甲酸乙酯的代谢与解毒过程。