松墨天牛化学感受组织荧光定量PCR内参基因的鉴定与筛选

【目的】本研究拟选择适合用于分析松墨天牛Monochamus alternatus化学感受组织中基因表达的内参基因。【方法】依据转录组测序结果进行内参基因鉴定,利用RT-q PCR技术分析内参基因在松墨天牛不同发育阶段和不同性别化学感受组织间的表达差异,并利用软件ge Norm,Norm Finder和Best Keeper比较其表达的稳定性。【结果】松墨天牛转录组中鉴定出9个候选内参基因(Actin,TUB,18S rRNA,RPS27A,RPS3,RPL10,AK,GAPDH和EF1A),其中后7个候选内参基因在松墨天牛中被首次鉴定,松墨天牛候选内参基因和其他昆虫相应基因的同源性很高。9个候选内参基因引物均具有良好的扩增效率,18S rRNA的表达水平最高,EF1A的表达水平最低;18S rRNA和Actin在不同样品间的表达水平差异最大,GAPDH和TUB表达水平在不同样品间差异最小。ge Norm和Norm Finder软件分析认为,GAPDH是最稳定的内参基因,TUB是较为稳定的内参基因,18S rRNA和Actin是最不稳定的内参基因;Best Keeper软件分析认为,GAPDH和TUB是合适的内参基因,18S rRNA和Actin是不适合的内参基因。最适合校正松墨天牛化学感受组织中基因表达数据的内参基因数量为2个,即GAPDH和TUB,并且这样的内参基因组合可以用于不同发育阶段和不同性别的不同化学感受组织。【结论】本研究结果为利用RT-q PCR技术准确分析松墨天牛和其他天牛基因包括化学感受组织基因相对表达量的内参基因选择提供了重要参考。     

松墨天牛表皮蛋白基因的克隆及表达分析

【目的】本研究旨在探索松墨天牛Monochamus alternatus Hope中昆虫表皮蛋白（ICP）基因在幼虫各组织中和不同发育阶段的时空表达模式。【方法】用cDNA末端快速扩增方法(rapid amplification of cDNA ends, RACE) 克隆了松墨天牛表皮蛋白基因,用实时荧光定量PCR分析了该基因在幼虫体内和不同虫态中的表达。【结果】克隆获得的松墨天牛幼虫表皮蛋白基命名为MoalICP（GenBank 登录号：AGX00998.1）,开放阅读框长408 bp,编码135个氨基酸,推测得到的蛋白的分子量为14.51 kDa。由MoalICP推导的蛋白与桑天牛Apriona germari ICP (AAM66718.1)氨基酸序列一致性为79%;与丽蝇蛹集金小蜂Nasonia vitripennis ICP (NP_001161297.1)、果蝇Drosophila mojavensis ICP (XP_002005461.1)、玉带凤蝶Papilio polytes ICP (BAM18876.1)等19种昆虫表皮蛋白的氨基酸序列一致性在35%~45%之间;在第10-26位氨基酸位处含有一个跨膜片段。MoalICP在幼虫头、体壁、脂肪体、血细胞、中肠和马氏管均有表达;在蛹和成虫中的表达量分别是在幼虫中的44%和161%。【结论】MoalICP与其他昆虫有较高的氨基酸序列一致性。MoalICP在松墨天牛幼虫内广泛表达;在各个发育阶段中,以成虫中的表达量最高。本文为进一步研究松墨天牛表皮蛋白基因的生理功能和松墨天牛的表皮化学奠定基础。     

松墨天牛漆酶基因MaLac1的克隆、原核表达及表达谱分析

【目的】本研究旨在克隆并鉴定松墨天牛Monochamus alternatus内源漆酶基因MaLac1,分析其在松墨天牛不同发育阶段的表达水平,为进一步明确MaLac1功能提供依据。【方法】基于松墨天牛肠道转录组测序数据,通过RACE克隆松墨天牛MaLac1基因的全长cDNA序列,并对其进行生物信息学分析;将该基因与pET-32a载体链接构建表达载体pET-MaLac1,导入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3)使其表达;使用qPCR检测MaLac1基因在松墨天牛不同发育阶段(低龄幼虫、老熟幼虫、蛹、雌成虫和雄成虫)肠道中的表达差异。【结果】克隆获得松墨天牛MaLac1的cDNA全长序列(GenBank登录号:KY073340)。MaLac1开放阅读框全长2 067 bp,编码一个含688个氨基酸的蛋白质,预测分子量为78.34 kD,等电点为5.30。SignalP 4.1 Server预测MaLac1在N端包含一个15个氨基酸的信号肽。序列比对分析表明,MaLac1具有典型的昆虫漆酶基因特征,与赤拟谷盗Tribolium castaneum漆酶基因的氨基酸序列一致性达93%。SDS-PAGE检测发现IPTG诱导表达了一条大约78 kD的特异蛋白条带,与推测大小一致。qPCR结果显示,MaLac1在不同发育阶段的松墨天牛肠道中均有表达,其中,在雌成虫肠道中表达量最高,在雄成虫肠道中的次之,在幼虫肠道中的最低。【结论】MaLac1在松墨天牛成虫中表达量显著高于其在幼虫中的,这一结果可能与幼虫和成虫的取食习性差异相关。MaLac1在松墨天牛体内的功能还有待进一步研究。     

小分子热激蛋白基因HaHSP19.8在棉铃虫抗逆反应中的作用

【目的】小分子热激蛋白(small heat shock protein, sHSP)在昆虫抵御外界环境压力中至关重要。本研究旨在探究小分子热激蛋白sHSP19.8基因在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育、抵御高温胁迫和对Cry1Ac杀虫蛋白抗性机制中的作用,为更深入探析该基因作用机理及棉铃虫的防治奠定基础。【方法】通过PCR结合RACE克隆棉铃虫sHSP19.8基因序列,利用生物信息学软件对该基因序列进行分析;通过qRT-PCR测定Cry1Ac敏感棉铃虫5龄幼虫在40℃高温下处理1 h和2 h及饲喂含30 μg/mL Cry1Ac的人工饲料1 h和2 h后该基因的表达量,并测定抗感Cry1Ac棉铃虫不同发育阶段(1-5龄幼虫、蛹及成虫)和5龄幼虫不同组织(前肠、中肠、后肠、马氏管及表皮)中该基因的表达模式。【结果】获得了棉铃虫sHSP19.8基因的全长cDNA序列,命名为HaHSP19.8(GenBank登录号: XP_021195228.1),长608 bp,开放阅读框长528 bp,编码175个氨基酸残基,具有小分子热激蛋白的典型α-晶体结构域(α-crystallin domain, ACD)。该基因受40℃高温和30 μg/mL Cry1Ac杀虫蛋白诱导时在Cry1Ac敏感棉铃虫5龄幼虫中均过量表达;在Cry1Ac敏感棉铃虫整个发育阶段和5龄幼虫各组织中均表达,其中在成虫和5龄幼虫以及5龄幼虫表皮、马氏管和中肠内表达量较高;但是该基因在Cry1Ac抗性品系各个发育阶段和5龄幼虫各组织中表达量相比敏感品系都显著较低。【结论】结果说明HaHSP19.8参与棉铃虫生长发育和生理生化的过程,帮助昆虫抵御外界环境压力,并可能参与到棉铃虫对Cry1Ac的抗性机制中。     

二化螟滞育生物钟蛋白TIME-EA4基因的克隆及时空和温度诱导表达分析

【目的】生物测时蛋白TIME-EA4是昆虫特有的一种滞育生物钟蛋白。本文旨在克隆二化螟Chilo suppressalis TIME-EA4基因,研究其在二化螟不同发育时期和不同组织中的时空表达模式及在不同田间种群和不同温度诱导下的滞育和非滞育种群中的表达水平。【方法】通过RACE技术克隆二化螟TIME-EA4基因全长c DNA序列,利用荧光定量PCR的方法检测TIME-EA4基因在二化螟不同发育时期、6龄幼虫不同组织中的表达模式,及在不同季节采集的田间种群和不同温度处理1h后的滞育和非滞育种群6龄幼虫中的表达量变化。【结果】从二化螟中克隆获得TIME-EA4的c DNA序列(Gen Bank登录号:KU356855),全长821 bp,开放阅读框516 bp,编码172个氨基酸;TIME-EA4基因在二化螟不同发育时期和不同组织中均有表达,且在早期蛹、雌雄成虫以及6龄幼虫的头部、脂肪体和中肠中表达水平较高,同时在滞育幼虫组织中的表达高于非滞育幼虫。此外,TIME-EA4基因在滞育种群中的表达量是非滞育种群的3倍左右,同时在非滞育种群中,该基因的表达明显受10℃及以下低温的诱导,且在10℃时表达量最高,而在滞育种群中该基因的表达受温度影响不明显。【结论】结果说明TIME-EA4基因与二化螟的抗低温胁迫以及低温滞育相关。本研究为TIME-EA4在农业害虫滞育的分子作用机制研究奠定了基础。     

麦红吸浆虫热激蛋白基因SmHsp40的克隆及其在滞育进程中和极端温度胁迫下的表达

【目的】麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性滞育昆虫,滞育过程中经历酷暑和严寒。本研究旨在探讨麦红吸浆虫热激蛋白基因Hsp40在滞育中的作用。【方法】以麦红吸浆虫滞育前幼虫为材料,利用RT-PCR和RACE技术克隆Hsp40全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析该基因及其编码蛋白的特性;采用实时荧光定量PCR技术分析其在滞育不同阶段幼虫及越夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35～50℃)和越冬滞育幼虫在短期极端低温(0～-15℃)胁迫下的表达模式。【结果】克隆获得麦红吸浆虫Hsp40基因,命名为SmHsp40(GenBank登录号:MH001167),其cDNA全长1 553 bp,开放阅读框长为1 074 bp,编码357个氨基酸,相对分子量为40.87 kD,理论等电点为5.31。推导的氨基酸序列中含有Hsp40蛋白家族典型的J结构域和HPD基序。蛋白序列相似性和系统进化关系分析表明,SmHsp40蛋白与冈比亚按蚊Anopheles gambiae等长角亚目(Nematocera)昆虫Hsp40的相似性最高、亲缘关系最近。麦红吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp40表达量存在显著差异,进入滞育后表达量上调;滞育进程中,夏季7-8月和冬季12月至翌年1月表达量显著高于其他季节。与未处理的对照相比,40℃处理越夏滞育幼虫和-10℃处理越冬滞育幼虫1 h明显诱导SmHsp40的表达,但超过45℃或低于-15℃极端温度处理诱导效果均不明显。【结论】SmHsp40参与了麦红吸浆虫滞育进程,可能在滞育状态的维持及滞育期间耐热和耐寒能力的调控方面起重要作用。     

大螟HSC70基因克隆及表达模式分析

【目的】近年来,大螟Sesamia inferens (Walker)对水稻的为害逐渐加重并成为水稻的重要害虫之一。随着全球气候变暖,大螟的分布区域也在逐渐向北延伸。HSP70家族作为分子伴侣参与生物生长发育并对外界刺激产生响应,对生物功能蛋白质的正确折叠及其转运有着重要意义。本研究旨在明确HSP70家族HSC70基因在大螟不同组织、不同发育阶段以及低温胁迫下的表达差异,初步探讨大螟对环境适应的分子机理。【方法】应用RT-PCR及RACE技术从大螟5龄幼虫中克隆得到HSC70基因;进行基因组验证,得到其基因组序列,分析内含子的位置及大小;应用实时定量PCR技术分析大螟HSC70基因的表达模式。【结果】大螟HSC70基因长2 160 bp,命名为Sihsc70（GenBank登录号：KJ639908）,开放阅读框长1 962 bp,编码653个氨基酸,推测分子量为71.6 kDa。其氨基酸序列中含有3个HSP70家族保守序列,在C-末端存在细胞质定位信号,说明大螟HSC70是细胞质热激蛋白家族成员。大螟HSC70基因组序列长度为3 522 bp（GenBank登录号：KJ639909）,含有2个内含子,长度分别为685 bp（位于编码区上游）和803 bp（位于编码区内）。在大螟5龄幼虫的不同组织中Sihsc70表达量差异不显著（P＞0.05）,其中在中肠、后肠和体壁中的表达量较高,在唾腺中的表达量最低;在大螟不同发育阶段中,Sihsc70的表达量在雌成虫最低,较高的3个阶段依次为卵、2龄幼虫和5龄幼虫,分别为雌成虫表达量的6.33,3.21和1.86倍;相对于对照组（27℃）,低温胁迫对大螟5龄幼虫HSC70基因表达的影响差异不显著（P＞0.05）。【结论】结果说明,大螟HSC70基因在不同发育阶段和幼虫不同组织中具有不同的表达水平,而低温胁迫不能诱导该基因大量表达。     

麦红吸浆虫3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因SmHMGR的克隆及在滞育与发育变态过程中的表达动态

【目的】3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途径的限速酶。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是一种典型的专性幼虫滞育昆虫。本研究旨在探讨HMGR基因在麦红吸浆虫滞育和发育变态过程中的作用。【方法】通过RT-PCR和RACE技术克隆麦红吸浆虫滞育前幼虫HMGR基因全长cDNA序列;利用生物信息学软件分析HMGR基因核苷酸和其编码的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技术测定其在麦红吸浆虫滞育不同时期3龄幼虫及不同发育阶段(1-2龄幼虫、预蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成虫)中的mRNA表达水平。【结果】克隆获得一条麦红吸浆虫HMGR基因全长cDNA序列,命名为SmHMGR(GenBank登录号: MG876766)。该基因全长2 548 bp,其中开放阅读框长2 328 bp,编码775个氨基酸,预测的蛋白分子量为84.16 kD,理论等电点为8.29。序列分析发现该基因编码的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比对和系统发育分析表明,SmHMGR与达氏按蚊Anopheles darling等长角亚目(Nematocera)昆虫HMGR的相似性最高、亲缘关系最近。SmHMGR在麦红吸浆虫滞育前的3龄早期幼虫中表达量显著升高,进入滞育后一直维持较高水平,并在滞育后静息阶段的当年12月至翌年1月达到最高。SmHMGR在蛹期表达量低于幼虫期,预蛹期表达量最低;在雌成虫中表达量显著高于在蛹和雄成虫中的表达量。【结论】SmHMGR的表达与麦红吸浆虫发育密切相关,可能在滞育诱导、维持及滞育后静息状态的维持及生殖中发挥作用,其表达量的降低可能参与了幼虫到蛹的变态。     

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。     

草菇热激蛋白60基因(Vvhsp60)生物信息学分析及低温下的表达

【背景】生物受到温度胁迫时,热激蛋白被诱导并在短时间内大量产生,可以使受损的蛋白质恢复正常构象,增强生物对逆境胁迫的耐受性。【目的】初步探究草菇热激蛋白60(Vvhsp60)与低温耐受性的关系,为深入开展草菇不耐低温特性的遗传改良奠定理论基础。【方法】对Vvhsp60进行生物信息学分析,以低温敏感型草菇菌株V23及耐低温菌株VH3为实验材料,利用实时荧光定量PCR技术分析低温胁迫及热激诱导后在低温下草菇菌丝体中Vvhsp60基因的表达水平。【结果】草菇Vvhsp60编码蛋白不存在信号肽,不属于分泌蛋白,在线粒体和细胞质内发挥生物学作用,属于双向跨膜蛋白。低温处理显著提高了V23与VH3菌丝体中Vvhsp60基因的表达量,而且VH3中的表达量显著高于V23,推测Vvhsp60基因的表达量高可能有助于增强草菇对低温胁迫的耐受性。经热激处理后两菌株Vvhsp60基因的表达量显著高于各自未热激处理的对照组,表明热激处理可诱导Vvhsp60基因的表达。【结论】Vvhsp60与草菇低温耐受性相关,并且热激可以诱导Vvhsp60基因的表达。     

沙葱萤叶甲热激蛋白基因GdHsp70的克隆与表达模式分析

【目的】本研究旨在克隆沙葱萤叶甲Galeruca daurica热激蛋白Hsp70基因,并对其进行序列和表达模式分析,探讨该基因在沙葱萤叶甲生长发育及响应温度胁迫方面的作用。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从沙葱萤叶甲2龄幼虫中克隆Hsp70基因,并进行生物信息学分析;用Wo LF PSORT在线软件进行亚细胞定位预测;采用实时荧光定量PCR检测该基因在沙葱萤叶甲成虫不同组织(头、胸和腹)中、不同发育阶段(卵、1-3龄幼虫、蛹、雌雄成虫)、不同温度(-14,-10,-5,0,5,10,15,20,25和30℃)处理1 h的2龄幼虫及0℃下分别处理0 min,15 min,30min,1 h,1.5 h,2 h和3 h时卵中的相对表达量。【结果】克隆获得一个沙葱萤叶甲Hsp70基因并命名为GdHsp70(GenBank登录号:KY460462),该基因全长2 340 bp,开放阅读框(ORF)1 899 bp,编码632个氨基酸,预测蛋白质分子量为70.12 k D,等电点(p I)为4.79,无跨膜区,无信号肽。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白主要位于细胞质内。蛋白质结构域分析表明,GdHsp70有3个功能保守区。同源比对与系统进化分析表明,GdHsp70与分类学关系上较为接近的昆虫的同源蛋白间有较高的相似度。组织特异性和不同发育阶段表达分析表明,GdHsp70在沙葱萤叶甲成虫胸部和卵期表达量最高;高温和低温胁迫均能诱导沙葱萤叶甲2龄幼虫体内GdHsp70的表达,其中-10℃处理1 h表达量最高;0℃低温处理卵15 min至3 h后均能诱导GdHsp70不同程度的表达上调,其中处理1 h上调幅度最大。【结论】沙葱萤叶甲GdHsp70与该虫的生长发育相关,并对高低温胁迫的响应有重要作用。     

沙葱萤叶甲海藻糖酶基因GdTre1的克隆、分子特性和表达分析

【目的】海藻糖酶(trehalase,Tre)作为昆虫体内海藻糖代谢的关键性酶,在昆虫能量调节和生长发育中具有重要作用。本研究旨在克隆获得沙葱萤叶甲Galeruca daurica海藻糖酶基因,并对其表达模式进行定量分析,以期探究海藻糖酶在沙葱萤叶甲生长发育和成虫夏滞育中的作用。【方法】根据沙葱萤叶甲转录组数据,采用RACE技术,克隆得到Tre基因的c DNA全长,并进行生物信息学分析;应用实时荧光定量PCR(RT-q PCR)技术检测其在沙葱萤叶甲不同发育阶段[卵、1-3龄幼虫、预蛹、蛹、成虫(羽化后3,7,10,15,25,40,60,80和100 d)]、成虫不同组织(头、胸和腹)以及3日龄成虫在不同温度(15,20,25,30,35和40℃)胁迫下的表达水平;采用3,5-二硝基水杨酸法测定不同日龄成虫体内海藻糖酶活性。【结果】克隆获得了沙葱萤叶甲可溶性海藻糖酶基因,并命名为Gd Tre1(Gen Bank登录号:KY697913),该基因全长1 933 bp,开放阅读框1 704bp,编码567个氨基酸;蛋白预测分子量为66.56 k D,等电点为6.62;编码蛋白具有海藻糖酶超基因家族典型的功能结构域,包含1条信号肽,不具有跨膜结构。同源序列比对和系统发育分析表明,Gd Tre1与马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata Tre1b的同源性最高,氨基酸序列一致性达70.25%。RT-q PCR检测结果表明,Gd Tre1在沙葱萤叶甲各发育阶段均有表达,其中在卵期和成虫滞育期间高表达,而在幼虫、预蛹、蛹及成虫滞育前低表达;在成虫不同组织中,通常在腹部中表达量最高,其次为胸部,最低为头部;Gd Tre1表达量随着温度升高而上升,30℃达最高值,而后随温度升高略有下降。沙葱萤叶甲不同日龄成虫体内Gd Tre1表达量及Tre活性存在显著差异,且Gd Tre1表达量与Tre活性变化趋势一致。【结论】海藻糖酶与沙葱萤叶甲生长发育和成虫夏滞育有密切的关系。该结果为进一步揭示该虫的夏滞育分子机理提供了必要的基础。     

家蝇Mdsirt1基因在细菌、高温和重金属胁迫下的表达分析

【目的】探究家蝇Musca domestica sirt1基因(Mdsirt1)在各种胁迫条件下的表达模式。【方法】以家蝇2龄幼虫cDNA为模板,PCR扩增Mdsirt1基因序列并进行生物信息学分析;实时定量PCR(qRT-PCR)检测Mdsirt1在家蝇不同发育阶段(卵、1龄幼虫、2龄幼虫、3龄幼虫、蛹和成虫)的表达变化,2龄幼虫不同组织(表皮、肠道、脂肪体和血细胞)中的表达分布,以及胁迫条件(细菌刺激、热激及CdCl_2刺激)下的转录水平变化;通过RNAi干扰Mdsirt1基因表达,观察敲低Mdsirt1表达后家蝇幼虫抗病能力变化,并检测机体氧化应激水平。【结果】家蝇Mdsirt1基因编码蛋白含有SIR2结构域,与厩螫蝇Stomoxys calcitrans SIR2氨基酸序列一致性为66%。qRT-PCR结果显示,Mdsirt1基因主要在家蝇蛹期表达,在家蝇2龄幼虫脂肪体中表达量较高。家蝇幼虫Mdsirt1分别在大肠杆菌Escherichia coli刺激3 h,金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus刺激6 h,42℃热激30min以及30 mmol/L CdCl_2刺激48 h时表达量达到最高峰。敲低Mdsirt1表达的家蝇幼虫受到细菌感染(大肠杆菌和金黄色葡萄球菌1∶1混合感染)后存活率较对照组显著降低1.47倍,且敲低Mdsirt1后机体处于氧化应激状态,活性氧自由基水平和丙二醛含量较对照组分别升高1.58和1.59倍。【结论】Mdsirt1参与家蝇幼虫的抗菌免疫应答和抗逆反应。     

菜粉蝶热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应

【目的】明确菜粉蝶Pieris rapae热激蛋白70(HSP70)基因的分子特性及其对杀虫剂胁迫的响应,为探索菜粉蝶HSP70基因在抵御杀虫剂胁迫中的功能提供前期基础。【方法】利用同源检索方法,从菜粉蝶转录组数据中鉴定HSP70基因;使用生物信息学方法分析HSP70基因的分子特性;采用实时荧光定量PCR技术分析HSP70基因在菜粉蝶不同发育阶段(2-5龄幼虫、蛹和雌雄成虫)、4龄幼虫不同组织(中肠、马氏管、脂肪体和体壁)以及LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯(0.12 ng/μL)和氯虫苯甲酰胺(1.04 ng/μL)胁迫下4龄幼虫体内的表达谱。【结果】从菜粉蝶转录组中鉴定了3个HSP70基因(PrHsp70-1, PrHsp70-2和PrHsp70-3) (GenBank登录号分别为MW691114, MW691115和MW691116),它们分别编码628, 630和653个氨基酸,分子量分别为68.7, 69.2和71.7 kD。生物信息学分析结果表明,3个PrHSP70蛋白均为胞质蛋白,且均含有HSP70家族的特征序列。PrHsp70-1和PrHsp70-2无内含子,而PrHsp70-3含有1个内含子。随着幼虫龄期的增加,PrHsp70-1和PrHsp70-2的表达量也不断上调,但在蛹期和成虫期下调;PrHsp70-3在供试的不同发育阶段样本中的表达量无显著差异。PrHsp70-1高量表达于幼虫脂肪体,PrHsp70-2高量表达于幼虫中肠,PrHsp70-3在幼虫体壁和脂肪体中表达量均较高。LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯和氯虫苯甲酰胺均能诱导3个PrHsp70基因显著上调表达,但不同基因的响应速度有差异;此外,LD₂₀剂量高效氯氟氰菊酯处理24 h后,PrHsp70-3显著下调表达。【结论】PrHsp70基因可能在菜粉蝶生长发育以及抵御杀虫剂胁迫中均有重要作用。     

大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因的克隆与表达分析

【目的】储存蛋白是昆虫发育、变态和生殖过程中氨基酸的主要来源,Hexamerin是储存蛋白家族重要成员,在昆虫的生长发育中起着重要作用。为了研究hexamerin基因(SpbHex)在大豆食心虫Leguminivora glycinivorella Matsumurav生长发育过程中的作用,对大豆食心虫SpbHex基因进行克隆与表达分析。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆SpbHex的cDNA全长序列,并通过qPCR研究其在不同发育阶段和幼虫不同组织的表达情况。【结果】SpbHex基因cDNA序列全长2 161 bp,其中开放阅读框2 112 bp,编码703个氨基酸。蛋白预测分子量84.15 ku。hexamerin基因在大豆食心虫不同发育阶段和不同组织中均有表达。在不同生长发育阶段中4龄幼虫的表达量较高,1龄和成虫的表达量较低;在不同组织中脂肪体的表达量较高,表皮中的表达量最低。【结论】本研究克隆了大豆食心虫储存蛋白hexamerin基因,并对其在大豆食心虫中表达模式进行分析,为进一步明确hexamerin基因在大豆食心虫生长发育中的作用奠定基础。     

棉铃虫Polycalin基因的克隆及其表达分析

【目的】通过对棉铃虫Polycalin基因的克隆及其表达谱分析,进一步明确Polycalin基因在抗性中发挥的作用,为棉铃虫Helicoverpa armigera的抗性治理提供理论依据。【方法】通过RACE结合PCR技术克隆获得了棉铃虫Polycalin基因的全长序列,利用实时荧光定量PCR技术测定了在棉铃虫不同发育时期、幼虫肠道不同部位的Polycalin基因表达量,比较了棉铃虫取食含Cry1Ac蛋白的饲料后,Polycalin基因表达量的变化。【结果】该基因全长序列为2 955 bp,开放阅读框为2 781 bp,编码926个氨基酸(Gen Bank登录号为KP100652);预测蛋白的分子量为101.68 ku,等电点为4.57。推导的氨基酸序列中,N末端含有20个氨基酸组成的信号肽,含有8个O-糖基化位点,3个N-糖基化位点,C末端存在2个GPI结合位点。Polycalin在棉铃虫所有发育阶段都可以表达,幼虫期表达量较高,尤其在1~3龄幼虫体内表达量最高,在卵、成虫和蛹中的表达量较低。棉铃虫4龄幼虫取食含活化Cry1Ac蛋白的人工饲料后,Polycalin基因的表达受到抑制。【结论】研究结果可以为进一步揭示Polycalin基因的功能及其在Bt杀虫机制中的作用奠定基础。     

沙葱萤叶甲丝氨酸蛋白酶基因GdSP的克隆及对温度胁迫的响应

【目的】丝氨酸蛋白酶(serine protease,SP)是一类以丝氨酸为活性中心的重要的蛋白水解酶。本研究旨在克隆获得沙葱萤叶甲Galeruca daurica丝氨酸蛋白酶基因,分析其对温度胁迫的响应,以期为进一步揭示沙葱萤叶甲耐温性的调控机制及其他生理功能奠定基础。【方法】根据沙葱萤叶甲2龄幼虫转录组数据,采用RACE技术克隆得到沙葱萤叶甲丝氨酸蛋白酶基因的cDNA全长序列,并进行生物信息学分析;应用qPCR技术检测其在不同温度(-10,-5,0,5,25和35℃)下处理1 h后及25℃下恢复30 min后在沙葱萤叶甲2龄幼虫中的表达量变化。【结果】自沙葱萤叶甲克隆获得一个丝氨酸蛋白酶基因,命名为GdSP(GenBank登录号:MG797556)。该基因全长1 110 bp,开放阅读框969 bp,编码322个氨基酸;蛋白预测分子量35.41 kD,等电点5.61;编码蛋白具有丝氨酸蛋白酶的典型特征,具有一个跨膜结构,无信号肽。同源序列比对和系统发育分析表明,GdSP与光肩星天牛Anoplophora glabripennis SP的同源性最高,氨基酸序列一致性为30.53%。qPCR测定结果表明,不同温度处理间2龄幼虫中GdSP表达量差异不显著,但对各高低温(-10℃除外)胁迫处理回温后GdSP表达量显著上升。【结论】快速冷驯化对沙葱萤叶甲丝氨酸蛋白酶基因表达无显著影响,而回温可诱导其上调表达。     

松墨天牛Mfe2基因的克隆、原核表达和表达谱分析

【目的】Mfe2为过氧化物酶体多功能酶类型2(peroxisomal multifunctional enzyme type 2)基因,在脂肪酸的β氧化中起到了极其重要的作用。本研究旨在获得和鉴定松墨天牛Monochamus alternatus的Mfe2基因,原核表达其编码蛋白,并分析其在该虫不同虫态和成虫不同组织中的表达模式。【方法】采用在载体与目的片段之间设计具有重叠区引物的快速克隆方法克隆松墨天牛Mfe2基因,并对克隆所得序列进行生物信息学分析;IPTG诱导原核表达,并以Western blot结果验证Mfe2基因表达的融合蛋白的成功表达;使用RT-q PCR技术分析这一基因在天牛不同虫态和成虫不同组织中的表达谱。【结果】克隆到松墨天牛Mfe2基因,并命名为Ma Mfe2(Gen Bank登录号:MF944109),其ORF序列全长为2 148 bp,编码716个氨基酸,预测分子量大小为77.56 k D。生物信息分析显示,Ma Mfe2具有AICARFT_IMPCHas保守结构域序列,与光肩星天牛Anoplophora glabripennis过氧化物酶体多功能酶2氨基酸序列一致性最高(为91%)。Western blot检测显示大肠杆菌Escherichia coli BL21(DE3)中Ma Mfe2表达的蛋白与抗体有特异性结合。发育表达谱结果表明,Ma Mfe2在松墨天牛蛹期表达量最高,在卵和幼虫期表达量较低;组织表达谱结果表明,在成虫不同组织中,Ma Mfe2在脂肪体中表达量最高,在前胸中表达量最低。【结论】松墨天牛Mfe2基因Ma Mfe2编码过氧化物酶体多功能酶,在不同虫态和成虫组织中存在差异表达。本研究为进一步探究该基因在松墨天牛中的功能奠定了基础。     

草地贪夜蛾海藻糖合成酶基因的克隆、时空表达谱及对温度胁迫的响应

【目的】本研究旨在通过克隆草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda的海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase)基因SfTPS,分析其在草地贪夜蛾不同发育阶段、不同组织中的表达水平及不同温度胁迫时5龄幼虫中的相对表达量,为进一步探究TPS在草地贪夜蛾生长发育及抗逆应激反应中的功能奠定基础。【方法】运用RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾SfTPS的全长编码区,并进行生物信息学分析。运用RT-qPCR技术检测SfTPS在草地贪夜蛾不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(体壁、中肠和脂肪体)中和经短期(2, 4和8 h)高(35℃)低温(10℃)胁迫后5龄幼虫中的表达变化。【结果】克隆获得2 571 bp的草地贪夜蛾TPS cDNA序列,命名为SfTPS(GenBank登录号： MT920672),全长开放阅读框(ORF)长2 481 bp,编码的826个氨基酸具有TPS和TPP两个保守结构域。同源比对和系统进化分析表明,昆虫TPS蛋白具有较高的保守性,SfTPS与斜纹夜蛾S. litura的TPS亲缘关系最近,序列一致性达到99.15%。SfTPS中α-螺旋、β-折叠和无规则卷曲占比分别为38.14%, 12.23%和48.55%;SfTPS的三级结构为同源二聚体。RT-qPCR结果表明,SfTPS在草地贪夜蛾卵期和1-5龄幼虫期低表达,在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达,且草地贪夜蛾变态前后SfTPS的表达量变化较大。组织分布结果显示,SfTPS在5龄幼虫脂肪体中表达量最高。草地贪夜蛾5龄幼虫经2~8 h低温(10℃)和高温(35℃)胁迫后,SfTPS的相对表达量显著高于对照(25℃),分别为对照的4.43~9.34和2.50~6.03倍。【结论】SfTPS基因在草地贪夜蛾生长发育过程及抵御高低温度胁迫中可能具有重要作用。     

草地贪夜蛾热激蛋白基因SfHsp90的克隆及在高低温和UV-A胁迫下的表达分析

【目的】本研究旨在探索草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda响应高低温和UV-A胁迫的分子机制。【方法】通过RT-PCR技术克隆草地贪夜蛾热激蛋白基因Hsp90,利用生物信息学方法分析其序列特征;采用RT-qPCR技术检测草地贪夜蛾Hsp90基因在不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹和成虫)、成虫不同组织(去除触角和复眼的头、胸、腹、触角、复眼、足、翅、中肠、精巢和卵巢)及在不同时长(0, 30, 60, 90, 120和150 min)高温(36℃)、低温(4℃)和UV-A胁迫下成虫中的相对表达量。【结果】克隆获得草地贪夜蛾Hsp90基因,命名为SfHsp90(GenBank登录号:MN832694),该基因开放阅读框(ORF)长2 154 bp,编码717个氨基酸,编码蛋白质相对分子量为82.52 kD,等电点(pI)为5.01,C末端序列含保守基序EEVD,说明该蛋白为胞质型热激蛋白。系统进化分析结果表明,昆虫Hsp90高度保守。发育表达模式显示SfHsp90在草地贪夜蛾1龄幼虫中表达量最高;组织表达模式显示,SfHsp90在草地贪夜蛾雌雄成虫的触角、复眼和去除触角和复眼的头中的表达量显著高于在其他组织中的。高低温胁迫对草地贪夜蛾SfHsp90表达具有明显的诱导作用,36℃胁迫下,SfHsp90表达量显著高于对照,且随着处理时间的延长,在雄成虫中表达量先上升后下降,在60 min时达到最高值,在雌成虫中表达量随处理时间延长逐渐升高;4℃胁迫下,在雄成虫中表达量随着处理时间的延长先上升后下降,在30 min时表达量达到峰值,在雌成虫中表达量随着处理时间延长逐渐上升;随着UV-A照射时间的延长,在雌雄成虫中表达量先上升后下降,90 min时在雄成虫中表达量达到最高值,60 min时在雌成虫中表达量达到最高值。【结论】草地贪夜蛾SfHsp90基因在高低温和UV-A胁迫下的差异表达说明该基因在草地贪夜蛾响应环境胁迫的分子机制中发挥重要作用。