苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的克隆及热胁迫下的表达分析

世界检疫性害虫苹果蠹蛾Cydia pomonella是一种温度耐受可塑性很高的物种。本研究针对温度波动可能导致其耐热性增强的科学问题, 采用生测法鉴定了苹果蠹蛾实验种群的高温耐受阈值, 采用同源克隆、 RACE和实时荧光定量PCR (RT-qPCR)等方法研究了苹果蠹蛾热激蛋白Hsp90基因的应激表达对耐热性的重要作用。高温耐受阈值研究结果表明, 苹果蠹蛾实验种群的死亡率随温度的升高和时间的延长显著性升高, 1-5龄幼虫分别经50℃和52℃高温处理2, 5和10 min后, 3龄幼虫耐热性最差, 5龄幼虫最强。50℃和52℃分别处理10 min和5 min均可导致1-4龄幼虫全部死亡, 而5龄幼虫在这两种处理下仍有25.0%和11.1%的存活率。以35℃处理的5龄雌幼虫为材料克隆苹果蠹蛾Hsp90基因全长cDNA, 结果显示该基因全长为2 470 bp, 完整开放阅读框为2 148 bp, 共编码716个氨基酸, 预测分子量为82.07 kDa, 命名为Cphsp90 (GenBank登录号JN624775)。该基因编码的氨基酸序列与亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis和甘蓝夜蛾Mamestra brassicae等昆虫的Hsp90的氨基酸序列一致性高达96%, 表明了Hsp90家族的保守特性。Cphsp90 mRNA的相对表达量在32~44℃高温胁迫下随温度的升高而显著增高, 证实Cphsp90是诱导型热激基因, 且mRNA相对表达量与胁迫程度正相关。Cphsp90基因的表达还具有组织特异性, 35℃处理幼虫的表皮中Cphsp90相对表达量显著高于血淋巴、 脂肪体和中肠, 应激响应最为活跃。与未经温热预处理的昆虫相比, 35℃温热预处理3 h后的5龄幼虫在40, 45和50℃更高的温度胁迫下, Cphsp90 mRNA达到最高表达量所需要的胁迫温度有所提升, 由未经预热处理的40℃处理10 min提高到45℃处理10 min, 这与温热预处理会增强5龄幼虫耐热性的现象相符, 表明Cphsp90基因的响应表达在苹果蠹蛾耐热性及其可塑性过程中发挥重要的作用。