马铃薯甲虫热激蛋白基因Ld-HSP60的克隆、序列分析及温度胁迫下的表达

【目的】马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata是一种世界性检疫害虫,对温度胁迫具有极强的适应性,为进一步明确其对温度胁迫适应性的分子机制,研究了热激蛋白HSP60在马铃薯甲虫温度胁迫应答过程中的作用。【方法】采用RT-PCR及RACE技术克隆马铃薯甲虫热激蛋白HSP60基因的cDNA全长序列;利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白质的序列特性;运用实时荧光定量PCR技术分析该基因在温度胁迫下的表达模式。【结果】克隆得到马铃薯甲虫热激蛋白HSP60基因,命名为Ld-HSP60(Gen Bank登录号:KC556801),其cDNA全长2 234 bp,开放阅读框(ORF)长1 731 bp,编码576个氨基酸,相对分子量约为61.27 kD,理论等电点为5.51,5'端非翻译区(UTR)长101 bp,3'UTR长402 bp。氨基酸序列中含有HSP60家族典型的特征序列。实时荧光定量PCR结果表明,低温胁迫(-10和0℃)下未检测到马铃薯甲虫雌雄成虫中Ld-HSP60的诱导表达;高温胁迫(38和44℃)诱导马铃薯甲虫雄成虫Ld-HSP60上调表达,随着胁迫温度的升高LdHSP60表达量呈现先升高后降低的趋势,38℃高温胁迫下表达量最高,胁迫时间越长Ld-HSP60表达量也越高。【结论】相比其他热激蛋白,HSP60对温度敏感性较低,推测HSP60可能在马铃薯甲虫雄成虫抵御高温胁迫中发挥作用。     

中草药粗提物杀灭离体鱾新本尼登虫效果

鱾新本尼登虫作为海洋鱼类的一种体外寄生虫, 是海水养殖中主要的流行病原。为了探究盐度对鱾新本尼登虫成虫和幼虫活力的影响, 以成虫和幼虫的累积死亡率为指标, 检测了成虫和幼虫在四种盐度(0、10、20和30 ppt)胁迫下的活力状况。在此基础上, 测试了五种中草药猪苓、羌活、淡竹叶、牡丹皮和紫草的酒精粗提物离体杀灭鱾新本尼登虫的活性。研究结果表明, 当水温维持在22℃时, 成虫和幼虫处于30 ppt的海水盐度下, 在实验分别开始的8小时和5小时内, 它们的累积死亡率均为0%, 可以维持较好的活力, 该结果可为鱾新本尼登虫的离体杀虫实验提供时间依据。另外, 离体杀虫实验结果表明, 浓度为16 mg·L–1和8 mg·L–1的羌活酒精粗提物分别在158.7 min和135.7 min之内可以杀灭100%的成虫和幼虫。淡竹叶、牡丹皮和紫草的酒精粗提物在浓度高于64 mg·L–1时才能杀灭所有的幼虫。猪苓提取物减少了成虫和幼虫的存活率。羌活提取物在浓度高于128 mg·L–1时可以完全抑制鱾新本尼登虫虫卵的孵化, 但是, 持续暴露在256 mg·L–1的猪苓、淡竹叶和紫草粗提物下十天, 虫卵的孵化率仍无显著变化。根据这些结果可以表明上述的几种植物粗提物可以作为水产养殖中控制鱾新本尼登虫感染的植物型药物的潜在来源。     

松墨天牛热激蛋白MaltHSP40s基因的克隆及表达特性分析

松墨天牛Monochamus alternatus是我国南方林区重要的蛀干害虫,也是我国重大林业外来入侵物种松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的主要传播媒介。为探究热激蛋白HSP40在松墨天牛抵御高温胁迫中的功能,基于松墨天牛转录组数据（GenBank登录号：PRJNA548205）,通过RT-PCR技术克隆两条松墨天牛HSP40基因,并对其进行生物信息学分析;使用MEGA 7.0软件构建松墨天牛HSP40系统进化树;利用RT-qPCR技术检测16日龄松墨天牛雌雄成虫各组织HSP40基因在不同温度与时间处理条件（35℃、37℃、40℃、42.5℃和45℃;0 h、1 h、2 h 和3 h）下和高温42.5℃处理3 h后的组织表达特性。结果表明：克隆获得松墨天牛两条HSP40基因MaltHSP40-1（GenBank登录号：MW690168）和MaltHSP40-2（GenBank登录号：MW690169）,其ORF长度分别为1 206 bp和1 059 bp,分别编码401个和352个氨基酸,分子质量分别约为45.24 kDa和39.25 kDa,等电点分别为6.73和9.07;两条序列中均存在含有保守的HPD基序以及DNA-J结构域;蛋白三维结构中均由N端的4个α螺旋和C端的底物结合域构成。系统进化树显示：MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别与光肩星天牛Anoplophora glabripennis的AglaHSP40-1和AglaHSP40-2遗传距离最近。RT-qPCR结果显示,高温胁迫可诱导松墨天牛HSP40基因的转录表达,雌雄成虫的MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别在35℃和37.5℃的条件下开始表达上调,在40℃或42.5℃时到达峰值,雄虫HSP40的相对表达量和上调倍数均高于雌虫;MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在松墨天牛雌雄成虫的各组织中均有表达,42.5℃处理3 h后,MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在各组织中的相对表达量均显著上调,精巢和卵巢中相对表达量最高。本研究表明MaltHSP40-1和MaltHSP40-2作为辅助分子伴侣,参与松墨天牛抵御高温胁迫。研究结果有助于深入探究热激蛋白在松墨天牛应对高温胁迫中的作用,也为揭示气候变暖背景下松墨天牛及松材线虫病的流行成灾机理提供理论依据。     

一种新的昆虫热诱导型HSP70基因的克隆与表达分析

【目的】西花蓟马Frankliniella occidentalis(Pergande)是一种重要的外来有害生物,已在我国多个省份发现危害,且有向南北两端继续扩张的趋势。HSP70是热激蛋白家族中最重要的一类成员,在昆虫温度耐受性中发挥重要的作用。本研究旨在明确不同性别的西花蓟马成虫在受到高低温胁迫时其HSP70家族的表达差异,进一步探讨西花蓟马对环境适应的分子机理,为其防控提供理论依据。【方法】首先,应用RT-PCR及RACE技术从西花蓟马中克隆得到HSP70基因;其次,对该基因组进行验证,得到基因组序列,并分析内含子的位置及大小;最后,通过实时定量PCR技术分析得到的西花蓟马HSP70的表达模式。【结果】本研究克隆得到的西花蓟马HSP70基因命名为Fohsp703(GenBank登录号:KY914546),该基因全长2106bp,开放阅读框2040bp,编码679个氨基酸,推测分子量为73.6ku。FoHSP703的氨基酸序列中含有3个HSP70家族签名序列,说明它是热激蛋白家族成员;但是,FoHSP703的蛋白序列以APAA结尾,而且多序列比对与系统发育分析均表明,FoHSP703不同于现在已鉴定出的其它昆虫的HSP70。基因组结构分析发现,Fohsp703不含有内含子,在高低温胁迫下能够被诱导并且显著表达,而且雌虫的表达量高于雄虫,分别在37℃和-12℃达到最大值。【结论】本研究的西花蓟马HSP70(FoHSP703)是一种新的昆虫热诱导型HSP70,在西花蓟马温度耐受性中起着重要的作用。     

小菜蛾热休克蛋白基因的鉴定及其表达模式分析

热休克蛋白(heat shock protein, HSP)在昆虫应对外界胁迫刺激时起着重要作用。为了系统研究小菜蛾Plutella xylostella HSP基因家族, 根据家蚕的HSP蛋白序列, 采用本地Blast程序对小菜蛾全基因组数据库进行同源序列检索, 从小菜蛾基因组数据库中鉴定了25个HSP基因, 包括2个HSP90、 8个HSP70和15个sHSP（small heat shock protein, sHSP）基因。小菜蛾、 家蚕Bombyx mori、 黑腹果蝇Drosophila melanogaster和赤拟谷盗Tribolium castaneum的HSP系统进化分析显示, 昆虫的小分子量热休克蛋白sHSP具有很强的种属特异性, HSP70家族的保守性比sHSP强。小菜蛾HSP基因表达模式分析显示, 与敏感品系对比, 抗性品系（抗毒死蜱和抗氟虫氰品系）中HSP基因具有不同的表达模式。小菜蛾1, 2和3龄幼虫HSP基因表达模式较为接近, 而与4龄幼虫中的表达模式相差较大; 4龄幼虫和蛹中的表达模式相近; 雌成虫和雄成虫中的表达模式显著不同, 与果蝇精子形成有关的两个热休克蛋白HSP23和HSP27基因［分别为CCG003980.1 (Px23.5)和CCG005412.2 (Px27.5)］, 在小菜蛾雄成虫中的表达量显著高于雌成虫。研究结果表明小菜蛾HSP基因不仅在杀虫剂抗性、 发育分化, 甚至在生殖上均可能起着重要的作用。本研究为深入研究小菜蛾HSP与生长发育、 抗逆行为的相互关系奠定了基础。     

8种天然药物与硼替佐米对HBsAg抑制作用及蛋白质组学分析

目的:比较硼替佐米和几种天然药物体外对HBV的抑制作用,并探索硼替佐米抑制HBV的分子机制。方法:采用MTT法观察不同浓度药物对HBV-Tg小鼠原代肝细胞的毒性,确定最大无毒浓度,用ELISA方法检测培养24h后细胞上清中HBsAg的变化,比较不同药物对HBsAg的抑制率。经1μmol/L硼替佐米处理原代肝细胞24h后,提取蛋白质,采用双向凝胶电泳分离总蛋白,得到差异表达的蛋白质点进行分析比对。以RT-PCR及West blot验证选定的差异蛋白,分析其与HBV抑制作用的关系。结果:在8种天然药物中以扁蒴藤素对HBV作用最强,IC50为0.43μmol/L,EGCG的IC50是24.9μmol/L,且安全性较好。硼替佐米作用原代肝细胞蛋白质组分析发现了21个差异斑点,其中包括HSP60异构体(gi/26353954)。RT-PCR检测发现经硼替佐米作用后HSP60、HSP90表达下调,HSP70表达上调,而West blot鉴定HSP60变化不大。但是经EGCG作用后HSP90表达的下调与对HBsAg的抑制是一致的。结论:调节宿主细胞的蛋白质降解与折叠将有利于寻找新型抗HBV药物。     

沙葱萤叶甲钙结合蛋白基因的鉴定及表达谱分析

【目的】沙葱萤叶甲Galeruca daurica是一种近年来在内蒙古草原上猖獗成灾的新害虫。本研究旨在克隆沙葱萤叶甲钙结合蛋白(calcium-binding protein, CaBP)基因,分析其在沙葱萤叶甲成虫不同发育阶段及不同温度下的表达谱,为进一步探究其在沙葱萤叶甲生长发育及滞育过程中的作用奠定基础。【方法】根据沙葱萤叶甲转录组和蛋白质组数据,筛选CaBP基因序列信息,应用RT-PCR技术克隆获得CaBP基因的开放阅读框(ORF)全长序列,并对其进行生物信息学分析;通过qPCR检测其在沙葱萤叶甲成虫不同日龄(羽化后3, 7, 10, 15, 20, 30, 40, 60, 90和110 d)及3日龄成虫在不同温度(0, 5, 10,15, 20, 25, 30和35℃)下处理1 h后的表达水平。【结果】克隆得到4条具有完整ORF的沙葱萤叶甲CaBP基因cDNA序列,分别命名为GdCaM, GdCAPSL, GdTnCl和GdCRT(GenBank登录号: MN695412-695415),ORF全长分别为480, 648, 516和1 209 bp,分别编码149, 215, 171和402个氨基酸;只有GdCRT拥有信号肽。同源序列比对和系统发育分析表明,GdCaM, GdCAPSL, GdTnCl和GdCRT分别与玉米根萤叶甲Diabroticavirgifera virgifera的CaM, CAPSL, TnCl及马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata CRT的氨基酸序列一致性最高,分别为100.0%, 74.0%, 88.2%和92.5%。qPCR结果表明,4个CaBP基因在沙葱萤叶甲不同日龄成虫中均差异表达,且表达模式不同。GdCaM在成虫滞育前(羽化后3 d)表达量较高,进入滞育后(羽化后7 d)表达量降低,在滞育期间(羽化后7-60 d)表达量变化较小,而解除滞育后(羽化后90 d)表达量进一步下调。GdCAPSL在滞育初期(羽化后10 d)维持在最低水平,进入滞育中后期(羽化后40和60 d)开始回升,滞育解除后又突然下调至最低水平,而羽化后110 d急剧上升至最高水平。GdTnCl在滞育初期(羽化后15-20 d)高表达,进入滞育中后期(羽化后30-60 d)急剧下降至最低水平,滞育解除后再次上调,但羽化后110 d突然下调至最低水平。GdCRT在进入滞育后表达量开始逐渐下调,在滞育维持期间(羽化后15-60 d)维持在低水平,滞育解除后又开始上升。温度对3日龄成虫中除GdCRT外的其他3个CaBP基因的表达有显著影响。温度低于20℃时,GdCaM的表达量随温度的降低而升高,但0℃时突然下降;温度高于20℃时,GdCaM的表达量随着温度的升高而上升。GdCAPSL的表达量随着温度的升高而呈现上升的趋势,25℃时达到最高,然后下降。GdTnCl随着温度的升高,表达量呈现下降的趋势。【结论】钙结合蛋白可能在沙葱萤叶甲成虫生长发育及夏滞育调控过程中发挥着重要作用。     

基于RNA-Seq高通量测序技术的菠萝洁粉蚧转录组研究

为了探索调节昆虫世代历期的相关基因,研究了菠萝洁粉蚧在转录水平上对温度的响应。组装后获得49 898个Unigenes,其平均长度为1 007 bp;其中有15 015 (30.10%)个Unigenes被成功注释到Nr、SwissProt、KOG和KO等功能数据库中。DEG分析表明,7 960个Unigenes被诱导差异表达,其中MIX21相对于MIX27表达量上调的有5 080个,下调的有2 880个。差异基因代谢通路分析表明,差异表达基因中涉及长寿调节途径(Longevity regulating pathway)的有3个通路,其中21℃饲养下的菠萝洁粉蚧种群胰岛素/IFG-1信号通路关键因子DAF-2、雷帕霉素靶标TOR信号通路关键因子RSK-1和S6K显著下调,相关因子被抑制表达,很好地解释了其世代发育历期比27℃饲养下长的现象。21℃饲养下的菠萝洁粉蚧种群HSP60较27℃饲养下的显著上调,而HSPs有上调也有下调,显示热休克蛋白HSP对温度的反应呈现一定的多样性、复杂性。这些发现将有助于今后昆虫寿命分子调节机制的研究,DAF-2、S6K、RSK-1等相关基因未来或将应用于调节一些经济昆虫的生长周期。     

乌司他丁对大鼠脑缺血再灌注损伤后的保护作用及其机制研究

目的:探究乌司他丁在脑缺血再灌注损伤中的脑保护作用机制。方法:原代分离培养雄性SD大鼠脑皮质细胞,部分细胞经siRNA沉默HSP70基因。细胞先以无糖培养基在低氧条件下培养,12 h后复糖复氧模拟体外缺血再灌注损伤,并实施乌司他丁预处理干预,流式细胞术检测各组细胞的凋亡率,western-blotting检测Bcl-2,Bax,HSP70,JNK和p-JNK蛋白的表达。结果:与对照组比较,模型组脑组织细胞凋亡率明显增多(P0.05)、Bcl-2和Bax的表达量均有上调,Bcl-2/Bax的比值显著降低(P0.01)、HSP70的表达无显著变化;与模型组比较,乌司他丁处理组脑组织细胞凋亡率明显降低(P0.05)、Bax的表达量显著下调(P0.05),Bcl-2/Bax的比值显著上调(P0.05),HSP70的表达显著上调(P0.05),JNK的表达无显著变化、p-JNK则显著下调(P0.05)。HSP70沉默后乌司他丁的脑保护作用消失,对以上蛋白的表达无显著影响。结论:乌司他丁可能是通过上调HSP70表达进而抑制JNK信号转导通路对缺血再灌注引起的脑损伤起保护作用。     

真姬菇在高温胁迫下的差异表达蛋白分析

采用双向电泳分析Tris-饱和酚法获得的真姬菇菌丝体全蛋白,利用PDQuest8.0软件分析双向电泳图谱,比较最适温度(25℃)和高温胁迫条件下(42℃)真姬菇菌丝体蛋白的表达差异,筛选出与高温胁迫相关的蛋白,并对获得的差异蛋白进行基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)鉴定。结果显示,共鉴定7个蛋白点中,Spa2同源结构域的表达量下调,DEHA2G15532p、肽酶M76家族、HSP70、SNF2家族的DNA修复蛋白、细胞色素p450及AM域家族和锌指蛋白的混合物的表达量上调。这些蛋白参与了信号转导、蛋白处理、DNA修复等多种抗逆反应生理过程。