异色瓢虫酪氨酸羟化酶基因不同发育历期表达及RNAi抑制黑化效果分析

酪氨酸代谢在昆虫黑色素形成中具有重要的调控作用。本研究为探讨酪氨酸代谢调控异色瓢虫黑色素代谢平衡及其发育的影响,先检测异色瓢虫不同发育阶段酪氨酸羟化酶(Tyrosine hydroxylase,TH)基因表达情况,采用RNAi技术对4龄幼虫注射dsTH RNA抑制酪氨酸羟化酶mRNA表达,探索其在蛹期和成虫羽化阶段黑色素形成中的潜在功能。研究结果表明,TH基因在4龄幼虫体内的表达量最高,而在预蛹阶段和羽化后第2天开始表达量显著性下降。其次,dsTH RNA注射后能够显著降低TH本基因的表达,且异色瓢虫4龄幼虫发育缩短,与注射dsGFP RNA组相比较,提前化蛹。最后,dsTH RNA注射后异色瓢虫蛹的重量略有增加,且发育出现异常,即蛹的颜色变化不加深,与对照组相比较,无黑色斑点出现。这些结果表明成虫是在蛹期开始形成黑色素的,及酪氨酸羟化酶能够通过调控酪氨酸代谢途径而影响异色瓢虫化蛹阶段的发育和表皮颜色的变化。相关研究结果有助于丰富酪氨酸代谢调控异色瓢虫表型的内容,为将来保护异色瓢虫,并将其用于害虫生物防治提供理论基础。     

昆虫几丁质酶基因家族功能研究进展

昆虫几丁质酶的研究历史很长,研究内容也非常广泛;但仅局限于传统的方法研究某个昆虫单个基因的功能及应用。近年来,随着生物信息学和RNAi技术在生命科学研究工作中的广泛应用,在昆虫几丁质酶的研究方面也取得了较大进展。本文主要以生物信息学在几丁质酶家族基因鉴定和分类研究过程中的应用,以及利用RNAi技术分析几丁质酶不同家族成员在赤拟谷盗和褐飞虱两种昆虫生长发育中的功能比较分析,对全面认识昆虫几丁质酶基因家族功能和作用机理,并利用几丁质酶基因防治害虫奠定良好的基础。     

白背飞虱几丁质合成酶1基因的结构及特性研究

几丁质合成酶1(CHS1)是昆虫几丁质合成的关键酶,在昆虫几丁质合成的组织中发挥着重要作用。为探索白背飞虱Sogota furcifera几丁质合成酶1(Sf CHS1)的基因结构特征及其功能,利用转录组测序结合PCR扩增技术,研究了Sf CHS1基因的结构特性,采用定量PCR技术研究Sf CHS1基因的时空表达特性,最后利用显微注射RNAi方法研究Sf CHS1基因的RNAi效果。通过转录组测序获得的Sf CHS1基因开放阅读框为4 719 bp,编码1572个氨基酸,预测蛋白分子量为180.6 k D,预测有6个糖基化位点和16个跨膜螺旋。PCR扩增及测序结果表明Sf CHS1基因存在两个可变剪切,产生两个转录本(CHS1a和CHS1b)。通过系统进化树分析,Sf CHS1和灰飞虱Laodelphgax striatellus及褐飞虱Nilaparvata lugens的CHS1同源性最高,为97%。时间表达特异性分析结果表明,Sf CHS1基因在4龄期第1天,5龄期第1天,成虫第1天即几丁质合成时的表达量最高。组织特异性检测结果表明,Sf CHS1基因主要在白背飞虱的表皮中表达,其次为气管,在肠中也有少量表达。显微注射RNAi的结果表明该方法能显著降低Sf CHS1基因的转录水平,并导致白背飞虱的死亡。研究结果说明,Sf CHS1基因具有两个可变外显子结构,Sf CHS1基因在几丁质合成阶段及几丁质含量高的组织表达量较高,沉默Sf CHS1基因的表达会对白背飞虱产生致死的表型,出现较高的死亡率。