褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

【目的】植食性刺吸式口器昆虫的唾液蛋白参与调控植物抗虫防御反应，影响其对寄主植物的适应性。本研究旨在通过克隆褐飞虱Nilaparvata lugens重要唾液蛋白基因Nl15，调查其时空表达模式，明确其在褐飞虱致害性中的作用。【方法】基于褐飞虱IR56种群转录组数据，用RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15 cDNA序列，并进行生物信息学分析。利用qPCR检测其在褐飞虱TN1和IR56种群不同发育阶段(卵、1-5龄若虫和雌雄成虫)和雌成虫不同组织(头、胸、腹和足)中的表达模式。通过显微注射dsRNA对褐飞虱TN1和IR56种群的4龄若虫进行Nl15的RNAi，利用qPCR检测Nl15 RNAi后褐飞虱若虫中Nl15的相对表达量以及Nl15 RNAi后褐飞虱若虫取食3 d时水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4, OsMPK10, OsWRKY24, OsLox, OsNPR1和OsGns5)的相对表达量，并生物测定Nl15 RNAi后褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量。【结果】克隆了褐飞虱Nl15 cDNA序列(GenBank登录号：OK181113)，其开放阅读框长1 008 bp；预测编码335个氨基酸，理论等电点为7.54，分子量为38.7 kD，含有23个氨基酸的信号肽序列和一个糖基化修饰位点，不存在跨膜结构域和其他已知的功能域；Nl15与灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸序列一致性为45%。发育表达谱结果表明，Nl15在褐飞虱各个发育阶段均表达，在3-4龄若虫中的表达量最高；组织表达谱结果表明，Nl15在褐飞虱雌成虫头部中的表达量最高，且在IR56种群头部中的表达量高于在TN1种群头部中的。RNAi实验结果表明，与注射dsGFP的对照组相比，注射dsNl15的处理组中Nl15的表达量显著降低了89.5%，褐飞虱的存活率以及成虫蜜露量和体质量增量均显著降低，上述6个水稻防御相关基因的表达量显著上调。【结论】褐飞虱IR56种群中的Nl15参与褐飞虱与水稻的防御与反防御分子互作。本研究为进一步阐述褐飞虱克服抗虫基因的机制及揭示昆虫与植物互作的分子网络提供了思路。

Molecular cloning and functional analysis ofNl15 in the brown planthopper,Nilaparvata lugens(Hemiptera: Delphacidae)