褐飞虱细胞色素P450单加氧酶基因CYP4CE1的克隆及表达谱

为了解P450基因在褐飞虱Nilaparvata lugens适应水稻品种过程中的重要作用，利用反转录聚合酶链式反应（RT-PCR），快速扩增cDNA末端（RACE）和长距离聚合酶链式反应（LD-PCR）技术，克隆了褐飞虱4龄若虫的CYP4家族的一个P450单加氧酶基因，被命名为CYP4CE1。该基因的全长cDNA序列（2 160 bp）含有一个1 626 bp的开放阅读框（ORF），编码541个氨基酸残基的蛋白质。通过GenBank数据库中的blastx搜索引擎进行同源性分析，结果表明CYP4CE1编码的蛋白与岸蟹 Carcinus maenas的CYP4C39（GenBank登录号：JC8026）的相似性最高，两者的氨基酸序列同源性达43％；其次与热带蟑螂 Blaberus discoidalis的CYP4C1（AAA27819）及黑腹果蝇Drosophila melanogaster的CYP4C3（NP_524598）的相似性也较高，氨基酸序列同源性分别达42％。氨基酸序列比对表明该蛋白含有CYP4家族成员的所有保守特征序列，如螺旋K（E--R--P），氧结合结构域即螺旋I（AG--T），血红素结合区（PF--G---C-G--F）以及CYP4成员的特有特征序列（EVDTFMFEGHDTT）等。使用Northern杂交检测CYP4CE1随时间的表达变化，结果表明：与饲养于感虫水稻台中1号（Taichung Native 1，TN1）上的若虫相比，在取食中度抗性水稻Minghui 63（MH63）秧苗12，24，48，72 h的各时间段的褐飞虱体内，该基因有2.1倍的过量表达且表达水平保持稳定。进一步通过Northern杂交检测该基因的组织表达特异性，结果显示：该基因在取食TN1秧苗的若虫脂肪体中表达量最高，在肠道组织及体壁中的表达水平较低；褐飞虱取食MH63秧苗24 h后，该基因在体壁及脂肪体中的表达量略有上升（各约1.2倍），而在肠道组织中的表达量则大幅升高（约12倍）。肠道整体原位杂交表明，CYP4CE1在取食TN1秧苗的若虫的肠道组织及马氏管中均有本底水平的表达；若虫取食MH63秧苗后，该基因在上述肠道各区段表达水平明显增强。结果提示，在褐飞虱与水稻互作过程中CYP4CE1的重要功能之一可能是参与水稻有毒次生物质的代谢。

Molecular cloning and expression profiling of cytochrome P450 monooxygenase gene CYP4CE1 in Nilaparvata lugens (Homoptera. Delphacidae)