烟粉虱MEAM1隐种漆酶-1基因全长cDNA克隆、序列分析与组织表达

多酚氧化酶是多种刺吸式昆虫唾液中的关键酶类,可以通过干扰寄主植物正常的氧化还原反应来调控食物来源使其更有利于昆虫本身。昆虫体内的漆酶-1属于多酚氧化酶家族,被认为参与昆虫取食过程中的金属离子代谢、降解植物次生有毒物质以及免疫防御等生理活动。为研究漆酶-1基因在烟粉虱MEAM1隐种Bemisia tabaci Middle East-Asia Minor 1组织中的功能,利用RACE技术首次获得了烟粉虱MEAMI隐种漆酶-1（laccase-1,lac-1）基因的cDNA全长序列,命名为Btlac-1 ( GenBank 登录号： JQ966215）。结果表明,该基因含有一个2 733 bp的开放阅读框,编码910个氨基酸,其编码产物含有3个Cu-oxidase功能域, 属于蓝多铜氧化酶家族成员。同源性比较分析表明,Btlac-1与黑尾叶蝉Nephotettix cincticeps和豌豆蚜Acyrthosiphon pisum的lac-1编码的氨基酸序列一致性达58%。Btlac-1在不同组织和发育时期的转录表达分析表明, Btlac-1在烟粉虱MEAM1隐种中肠中的转录水平最高,显著高于头胸部和腹部组织中,且在各个发育时期均有表达,在成虫期的表达水平较高。该结果为进一步明确lac-1在烟粉虱取食过程的生理作用奠定基础,也为探讨刺吸式昆虫与植物相互作用机制提供理论依据。     

谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶研究进展

谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶(PHGPx)是生物体内一种重要的抗氧化酶。它是一种硒依赖性蛋白,在谷胱甘肽(GSH)的参与下能特异性地还原磷脂氢过氧化物(PLOOH)和胆固醇氢过氧化物(ChOOH),从而保护生物膜免受过氧化损伤。它还是核酸等生物大分子的重要保护剂,并且在细胞凋亡调控中发挥作用。     

植物谷胱甘肽过氧化物酶研究进展

氧化胁迫可诱导植物多种防御酶的产生,其中包括超氧化物歧化酶(SOD,EC1.15.L1)、抗坏血酸过氧化物酶(APX,EC1.11.1.11)、过氧化氢酶(CAT,E.C.1.11.1.6)和谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs,EC1.11.1.9).它们在清除活性氧过程中起着不同的作用.GPXs是动物体内清除氧自由基的主要酶类,但它在植物中的功能报道甚少.最近几年研究表明,植物体内也存在类似于哺乳动物的GPXs家族,并对其功能研究已初见端倪.本文综述了有关GPXs的结构以及植物GPXs功能的研究进展.     

苦瓜谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶cDNA的克隆及其特征分析

根据谷胱甘肽磷脂氢过氧化物酶(PHGPX)氨基酸序列中高度保守的区段设计引物,采用RACE-PCR从苦瓜中克隆到一个全长927 bp的cDNA片段.DNA序列的数据库分析比较表明,该cDNA编码167个氨基酸,含有动植物PHGPX的特征结构,是一个新发现的苦瓜PHGPX基因（mocPHGPX）.RNA印迹结果显示,该基因在苦瓜幼苗的根中表达相对较弱,茎的信号较强,叶中最强.这些结果将有助于深入研究植物PHGPX的功能以及全面了解植物抗氧化体系.     

植物谷胱甘肽过氧化物酶研究进展

氧化胁迫可诱导植物多种防御酶的产生, 其中包括超氧化物歧化酶(SOD, EC1.15.1.1)、抗坏血酸过氧化物酶(APX, EC1.11.1.11)、过氧化氢酶(CAT, E.C.1.11.1.6 )和谷胱甘肽过氧化物酶(GPXs,EC1.11.1.9)。它们在清除活性氧过程中起着不同的作用。GPXs是动物体内清除氧自由基的主要酶类,但它在植物中的功能报道甚少。最近几年研究表明, 植物体内也存在类似于哺乳动物的GPXs家族, 并对其功能研究已初见端倪。本文综述了有关GPXs的结构以及植物GPXs功能的研究进展。     

烟粉虱MEAM1和AsiaⅡ7隐种对不同寄主的选择性和生态适应性

广东省感染木尔坦棉花曲叶病毒(CLCuMuV)的朱槿上烟粉虱隐种为MEAM1和AsiaⅡ7混合种群,并且AsiaⅡ7是该病毒有效传毒介体,明确这两个隐种的寄主选择性差异,能够为介体烟粉虱的防治提供依据。本研究选择锦葵科的棉花、黄秋葵和茄科的茄子、番茄4种寄主植物为供试寄主,通过笼内自由扩散、实验室嗅觉测定、发育观察,比较了MEAM1和AsiaⅡ7隐种对不同寄主的选择性和生态适应性。结果表明:烟粉虱MEAM1和AsiaⅡ7对4种寄主存在明显的寄主选择性,MEAM1成虫和产卵选择趋性为棉花>茄子>番茄>黄秋葵;AsiaⅡ7成虫和产卵选择趋性为棉花>黄秋葵>茄子>番茄。MEAM1和AsiaⅡ7在4种寄主上的发育历期、存活率有显著差异,MEAM1的存活率(卵到成虫)在棉花、茄子、黄秋葵上均较高(80%以上),番茄上最低(59%);AsiaⅡ7的存活率(卵到成虫)为棉花(90%)>黄秋葵(71%)>茄子(64%),在番茄上发育至1龄全部死亡。上述结果表明,4种作物均适宜MEAM1生长发育,锦葵科的2种作物适宜AsiaⅡ7隐种生长发育,茄科的2种作物不适宜。应避免棉花与黄秋葵近距离种植,防止传毒介体烟粉虱将黄秋葵作为桥梁寄主将病毒传播至棉花。     

萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因结构及其调控序列分析

磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶 (PHGPx) 是谷胱甘肽过氧化物酶 (GPx) 家族的重要一员,是目前已知能直接保护生物膜免受过氧化损伤的唯一酶类 . 此前的研究表明,萝卜磷脂氢谷胱甘肽过氧化物酶基因 (RsPHGPx) 编码一个有生理功能的过氧化物酶 , 并且 RsPHGPx 基因的表达可能受发育和环境胁迫信号的复杂调控 . 要深入了解该基因的表达调控机制首先必须阐明 RsPHGPx 基因的结构及其上游调控序列 . DNA 印迹表明萝卜 RsPHGPx 基因以单拷贝的形式存在于基因组中 . 以基因组 DNA 为模板,通过常规 PCR 与染色体步行相结合的方法克隆到了一段 3.3 kb 长的 RsPHGPx 基因组序列 . 分析发现,该基因由 7 个外显子和 6 个内含子组成,所有内含子的剪切位点均符合真核生物 GT-AG 规则 . 另外还发现该基因的上游基因是生物素合成酶基因;位于 RsPHGPx 基因上游的调控序列只有不足 300 bp. 这些结构特征与拟南芥 AtGPX3 基因极其相似 . 顺式作用元件的数据库搜索发现 RsPHGPx 基因的上游调控序列含有多个响应激素 ( 如 E-Box 和 W-Box) 、胁迫 ( 如转录因子 MYB 和 MYC 的结合位点 ) 和光 ( 如 Box Ⅱ和Ⅰ -Box) 信号的元件 . RNA 印迹分析表明 RsPHGPx 基因的表达受到脱落酸 (ABA) 和连续光照 ( 在黄化苗中 ) 处理的负调控,受到冷胁迫 (4℃ ) 的正调控,这暗示了预测的顺式作用元件的调控作用 . 然而,除草剂 paraquat 对该基因表达的正调控作用,暗示了某些与氧化胁迫相关的未知元件的存在 . 这些结果进一步印证了 RsPHGPx 基因的表达受发育和环境胁迫信号复杂调控的推测 . 这是迄今为止首个关于植物 PHGPx 基因结构和上游调控序列的系统报道,为今后全面认识植物 PHGPx 基因的表达调控机制奠定了必要基础 .     

利用TaqMan等位基因技术鉴定烟粉虱MEAM1和MED隐种

MEAM1和MED是烟粉虱Bemisia tabaci两种重要的外来入侵隐种, 在我国部分地区常混合发生, 对我国农业生产造成了不同程度的危害和损失。尤其是MED隐种危害寄主范围更广, 对多种杀虫剂具有较高抗性, 防治上更为困难。因此, 如何快速鉴定烟粉虱MEAM1和MED隐种, 对于烟粉虱防治策略的选择具有十分重要的意义。本研究选择线粒体细胞色素氧化酶I(mitochondrial cytochrome oxidase I, mtDNA COI)基因保守区域内的单核苷酸多态性（SNP）为靶标, 应用等位基因聚合酶链式反应技术, 借助TaqMan-MGB荧光染色标记探针, 建立了一种鉴定烟粉虱MEAM1和MED隐种的等位基因选择性PCR方法, 并对北京11个区县的14个烟粉虱种群进行了隐种鉴定。结果表明, 北京地区14个烟粉虱种群样本与已知烟粉虱MED隐种种群在荧光值分布上聚为一簇, 为MED隐种。该鉴定方法具备SNP基因分型的优点, 可快速、 可靠、 高通量地鉴定烟粉虱MEAM1和MED, 为烟粉虱隐种鉴定及遗传分化研究提供了新的可选途径。     

A new record for Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae) species complex of Turkey

In this study, species complex of Turkish Bemisia tabaci (Gennadius) (Hemiptera: Aleyrodidae) populations was determined by PCR‐based DNA analysis. According to phylogenetic analyses, the B. tabaci samples have been identified within three generic groups. A major part of the samples belonged to two invasive species, either Middle East–Asia Minor 1 (MEAM1) or Mediterranean (MED). In addition to these two invasive species, several samples collected from greenhouses and cotton fields have been found to be related to Middle East–Asia Minor 2 (MEAM2), which is the first record of Turkish B. tabaci species complex.     

Signaling role of phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPX) accompanying sensing of NaCl stress in etiolated sunflower seedling cotyledons

Sunflower seedlings subjected to 120 mM NaCl stress exhibit high total peroxidase activity, differential expression of its isoforms and accumulation of lipid hydroperoxides. This coincides with high specific activity of phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPX) in the 10,000g supernatant from the homogenates of 2–6 d old seedling cotyledons. An upregulation of PHGPX activity by NaCl is evident from Western blot analysis. Confocal laser scanning microscopic (CLSM) analysis of sections of cotyledons incubated with anti-GPX4 (PHGPX) antibody highlights an enhanced cytosolic accumulation of PHGPX, particularly around the secretory canals. Present work, thus, highlights sensing of NaCl stress in sunflower seedlings in relation with lipid hydroperoxide accumulation and its scavenging through an upregulation of PHGPX activity in the cotyledons.     

Cloning,characterization, and expression analysis of goat (Capra hircus) phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx)

Phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx), as a ubiquitous antioxidant enzyme in the glutathione peroxidases (GPx) family, plays multiple roles in organisms. However, there is very little information on PHGPx in goats (Capra hircus). In this study, a full-length cDNA was cloned and characterized from Taihang black goat testes. The 844 bp cDNA contains an open reading frame (ORF) of 597 bp. The goat PHGPx nucleotide sequence contains a selenocysteine (sec) codon TGA^244-246, two potential start codons ATG^20-22 and ATG^108-110, a polyadenylation signal AATAAA^813-818 and selenocysteine insertion sequence (SECIS) motif AUGA^688-691, UGA^729-731 and AAA^703-705. As a selenoprotein, the active-site motifs and GPx family signature motifs LAFPCNQF^101-108 and WNFEK^165-170 were also found. The order of PHGPx mRNA expression levels was: testes >> heart > brain > epididymis > kidney > liver > lung > spleen > muscle. Real-time PCR and immunohistochemistry results revealed similar expression differences in different age testes, with high expression levels during adolescence. Immunofluorescence results suggested that PHGPx mainly expressed in Leydig cells and spermatids in mature goat testes.     

Prevention of geranylgeranoic acid-induced apoptosis by phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase gene

Micromolar concentrations (0.5 approximately 5 microM) of all-trans geranylgeranoic acid (GGA) induced cell death in a guinea pig cell line, 104C1, whereas under the same conditions GGA was unable to kill 104C1/O4C, a clone established from 104C1 cells by transfection of them with the human phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidase (PHGPx) gene. GGA (5 microM) induced a loss of the mitochondrial inner membrane potential (DeltaPsim) in 104C1 cells in 2 h, and their apoptotic cell death became evident in 6 h. On the other hand, 104C1/O4C cells were resistant to loss of DeltaPsim and showed intact morphology until at least 24 h after addition of 10 microM GGA. Dihydroethidine, superoxide-sensitive probe, was immediately oxidized 15 min after addition of GGA in both 104C1 and 104C1/O4C cells. The peroxide-sensitive probe 2',7'-dichlorofluorescin diacetate (H2-DCF-DA) was strongly oxidized in 104C1 cells 4 h after the addition of 2.5 microM GGA, but not in 104C1/O4C cells even in the presence of 10 microM GGA. The present results suggest that GGA induced a hyper-production of superoxide and subsequently peroxides, which in turn may have led to dissipation of the DeltaPsim and final apoptotic cell death in 104C1 cells.     

烟粉虱MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin的克隆及特性分析

【目的】明确烟粉虱Bemisia tabaci MED隐种抑制蛋白基因Btarrestin是否参与吡虫啉耐药性。【方法】根据已有烟粉虱转录组数据,利用RT-PCR克隆Btarrestin的全长序列,进行生物信息学分析。通过qPCR分析Btarrestin在烟粉虱MED隐种各个龄期(卵,1-2龄、3龄、4龄若虫,雌、雄成虫)以及吡虫啉处理(100 mg/L)后成虫中的表达量变化,明确其时空表达模式。利用RNAi技术沉默Btarrestin,观察沉默前后Btarrestin表达量和烟粉虱MED隐种成虫死亡率变化。【结果】成功克隆烟粉虱MED隐种Btarrestin的cDNA序列(GenBank登录号: MK204377),编码区全长1 227 bp,编码409个氨基酸,预测所编码的蛋白分子量约为45.33 kD,理论等电点(pI)为8.38。保守结构域分析表明,Btarrestin具有Arrestin_N和Arrestin_C两个超家族保守结构域,符合抑制蛋白家族特征。分子系统树分析表明,Btarrestin与褐飞虱Nilaparvata lugens的Arrestin亲缘关系最近。Btarrestin的表达量随烟粉虱MED隐种的生长发育逐渐升高,成虫期表达量最高。100 mg/L吡虫啉处理成虫24 h后Btarrestin的表达量较对照增加了2.39倍。RNAi干扰Btarrestin后进行生物测定,烟粉虱MED隐种成虫的死亡率上升了31.27％。【结论】Btarrestin可能与烟粉虱MED隐种对吡虫啉的耐药性有关。     

两个入侵烟粉虱隐种MEAM1与MED对番茄黄曲叶病毒水平传播能力的比较

【目的】烟粉虱 Bemisia tabaci 是番茄黄曲叶病毒（Tomato yellow leaf curl virus, TYLCV）在自然界的唯一传播媒介,除了可以直接取食获取TYLCV,烟粉虱还可以通过交配获取此植物病毒。虽然前人研究证明了烟粉虱Middle East-Asia Minor 1 （MEAM1）和Mediterranean （MED）隐种都可以通过交配在两性个体之间水平传播TYLCV,但有关MEAM1与MED隐种水平传播TYLCV的能力是否存在差异,不同研究的结果却并不一致。另外,目前尚无关于烟粉虱的水平传播行为是否有助于TYLCV在田间扩散的相关研究。【方法】从浙江、广东、云南和河南4个省份的田间采集MEAM1和MED隐种烟粉虱种群,在室内应用分子标记对各种群所属隐种鉴定后分别建立7个供试种群,然后观察每个种群内带毒成虫与不带毒成虫通过交配在不同性别个体之间水平传播TYLCV的能力,并选用采自广东的MEAM1隐种烟粉虱模拟群体交配实验探究通过交配获毒的烟粉虱个体是否具有传播TYLCV致健康番茄植株发病的能力。【结果】4个省内的MEAM1和MED隐种烟粉虱都可通过交配对TYLCV进行水平传播,但传播频率一般在10%以下。不同省份的MEAM1隐种种群之间在水平传播TYLCV的能力上无显著差异,不同省份的MED隐种种群之间也不存在显著差异。另外,同一省份的MEAM1隐种与MED隐种之间在水平传播TYLCV的能力上也不存在显著差异,而且在两个隐种中,带毒雄虫将病毒水平传播给不带毒雌虫与带毒雌虫将病毒水平传播给不带毒雄虫的频率没有显著差异。研究还表明,采自广东的MEAM1隐种烟粉虱个体通过交配水平获毒后不能致健康番茄植株发病。【结论】综合以上结果,我们推测TYLCV在中国境内两个入侵烟粉虱隐种MEAM1和MED各自种群内个体之间的水平传播概率较低,对该病毒在田间的扩散可能没有作用或作用不大。