昆虫化学感受蛋白基因的进化分析

从基因库中调取已完成测序的昆虫化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)基因序列和氨基酸序列,共涉及昆虫7个目23个种的59个基因.应用MEGA 5.0形成了这59个基因的系统发育关系树,并计算CSPs基因在昆虫中的核苷酸替换速率.对非同义替换速率和同义替换速率进行比较的结果显示,CSPs基因...     

昆虫化学感受蛋白研究进展

为了研究昆虫嗅觉系统中化学感受蛋白(CSPs)在昆虫体内所发挥的作用,综述了国内外30年来对CSPs蛋白的研究。发现CSPs蛋白不仅存在于昆虫的嗅觉器官触角中,而且在非嗅觉器官中也被鉴定出来,如在小地老虎的性腺中。CSPs蛋白除了行使嗅觉功能外,还具有抗药性、视觉色素载体、营养吸收、再生和发育等功能。在一些昆虫中,同一种CSPs蛋白在性腺和触角中同时表达,因此具有接受信号和释放信号的双重功能。然而,研究还存在不足,今后还需要研究CSPs参与嗅觉识别的具体过程和发挥的作用,以及CSPs参与提高昆虫抗药性的功能。     

菜粉蝶气味结合蛋白和化学感受蛋白生物信息学分析

气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)和化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)在菜粉蝶(Pieris rapae)气味识别的过程中发挥着重要作用。通过本地BLAST等方法在菜粉蝶基因组中找到了推测的OBPs和CSPs蛋白序列,采用多序列比对、半胱氨酸模式序列识别、进化发育树构建等方法,鉴定出了24个PrOBPs和38个PrCSPs基因。其中,PrOBP1-PrOBP17这17个OBPs属于Classic OBPs蛋白家族,PrOBP19-PrOBP24属于Minus-C OBPs蛋白家族。鉴定出的38个PrCSPs都具有鳞翅目CSPs的半胱氨酸模式识别序列。本实验通过对菜粉蝶基因组中OBPs和CSPs基因的查找鉴定,丰富了昆虫OBPs和CSPs基因数据库,可为菜粉蝶气味识别和化学感受相关实验和应用提供参考。     

莲草直胸跳甲化学感受蛋白CSPs的生物信息学分析

[目的]嗅觉在莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila专一性识别寄主植物喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides中占有重要地位,以莲草直胸跳甲的化学感受蛋白CSPs为研究对象,对其基因结构与功能进行分析。[方法]采用生物信息学的方法对莲草直胸跳甲CSPs蛋白的理化性质、信号肽、亚细胞定位、跨膜结构、二级结构、高级结构、多序列比对及系统发育树进行了预测和分析。[结果]莲草直胸跳甲CSPs为小分子量水溶性的蛋白质,绝大部分含有信号肽。莲草直胸跳甲CSPs的亚细胞定位绝大部分为胞外,一般不含有跨膜结构。莲草直胸跳甲CSPs的二级结构主要由α螺旋和无规卷曲组成,高级结构由相邻两个半胱氨酸残基之间的二硫键形成4个α螺旋,保持一个疏水的空腔和亲水表面。多序列比对显示莲草直胸跳甲CSPs基本符合昆虫CSPs的保守结构域。系统发育显示莲草直胸跳甲CSPs在种内和种间均具有较高的相似性。莲草直胸跳甲CSPs蛋白具有丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸蛋白激酶的磷酸化位点;含有丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶的糖基化位点;含有丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸蛋白激酶的乙酰化位点。[结论]本文对深入研究莲草直胸跳甲CSPs的嗅觉反应的功能及分子机制奠定了理论基础,有助于阐释外来种的生态安全风险以及昆虫与植物的协同进化。     

天牛嗅觉感受相关蛋白研究进展

天牛是鞘翅目中危害经济林木和园林绿化树木的一类钻蛀性害虫,常造成严重的生态破坏和经济损失。经过长期进化,天牛形成了与寄主定位、取食、交配和产卵等行为相关的复杂嗅觉系统。昆虫对外界化学物质的感知有多种蛋白质参与,其中气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)、化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)和气味受体(Odorant receptors,ORs)为感知过程的重要参与者,对昆虫行为学研究具有重要意义。从以上3种嗅觉相关蛋白基因的克隆、组织表达特征和功能研究等方面综述天牛嗅觉相关蛋白的研究进展,为天牛嗅觉蛋白参与化学物质感知过程研究提供参考。     

中华蜜蜂化学感受蛋白基因家族克隆及表达特征分析

【目的】完成中华蜜蜂（Apis cerana cerana）化学感受蛋白（chemosensory proteins,CSPs）基因家族的序列及表达谱鉴定,解析中蜂整个CSPs家族的表达特征与分布规律,为中蜂CSPs的生物学功能研究提供参考。【方法】利用RT-PCR技术扩增,克隆获得中蜂CSPs基因家族全部6条基因序列的开放阅读框（ORF）全长,并利用real-time PCR技术对中蜂所有的CSPs序列在中蜂工蜂不同发育历期及不同器官表达特征进行研究。【结果】新克隆4条基因（Ac-CSP2、Ac-CSP4、Ac-CSP5和Ac-CSP6）的开放阅读框分别为354、387、315和378 bp,分别编码117、128、104和125个氨基酸残基,预测蛋白质分子量分别为13.01、14.61、12.46和14.63 kD,等电点分别为8.86、4.53、9.60和8.71,且均具有4个保守的半胱氨酸残基,均符合昆虫CSPs的一般生化特征。中蜂与意蜂CSPs同源基因家族间具有高达95%—99%的相似性。CSPs在中蜂不同发育时期及器官的表达特征结果显示,Ac-CSP1、2、3、4在卵、幼虫和蛹期几乎不表达,其中Ac-CSP1、2、4在触角中表达量最高,而Ac-CSP3在翅中表达量最高;Ac-CSP5在中蜂各个发育历期的表达量几乎相同;Ac-CSP6蛹期有较高表达,其余时期不表达。【结论】中蜂CSPs基因家族所有6个基因的氨基酸序列与意大利蜜蜂有较高的相似性,但二者各基因的表达谱在整体相似的情况下局部又存在着某些差异,为进一步研究该家族蛋白的生理功能机制奠定了良好基础。     

两个扶桑绵粉蚧细胞色素P450基因的克隆与分析

为了深入研究入侵生物扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)对农药等外源物的作用机制,采用RACE的方法克隆了2个扶桑绵粉蚧细胞色素P450基因的开放阅读框序列.其中一个基因的开放阅读框包含1 536 bp的片段,编码512个氨基酸,其相对分子质量为59 843.5,理论等电点为8.79,推测属于稳定存在的蛋白,且没有跨膜区域;其具有WXXXR(WKNLR)、EXXR(ETLR)序列及FXXGXXXCXG/A(FGEGPRICIG)血红色素结合位点等细胞色素P450特有的氨基酸序列,其中ETLR属于CYP6家族所特有,且其blast比对均与昆虫体内CYP6A家族的相似性较高,将其命名为PsCYP6a1.另一个基因的开放阅读框包含1 575 bp的片段,编码525个氨基酸,相对分子质量为61 246.62,理论等电点为8.87,推测属于稳定存在的蛋白,且没有跨膜区域;与前者相似,也包含了相应的细胞色素P450基因的保守位点,将其命名为PsCYP6a2.2个扶桑绵粉蚧细胞色素P450基因的核苷酸序列的相似性为55.56%,氨基酸序列的相似性为39.41%,相似的残基占了44.12%.     

扶桑绵粉蚧环指蛋白基因的克隆及其序列特征与表达谱分析

【目的】克隆我国重要入侵生物扶桑绵粉蚧(Phenacoccus solenopsis Tinsley)环指蛋白基因(PsRing3)序列,分析其序列特征与表达谱,为进一步揭示扶桑绵粉蚧环指蛋白基因的生理功能提供参考。【方法】用RACE方法克隆扶桑绵粉蚧环指蛋白基因,用生物信息学方法对其编码蛋白进行结构和系统进化分析,用实时荧光PCR方法研究其在各个虫态(卵期及1龄、2龄、3龄若虫和成熟雌虫)中的表达差异。【结果】克隆的扶桑绵粉蚧环指蛋白基因的开放阅读框包含678bp的片段,编码225个氨基酸。多序列比对表明该蛋白非常保守。系统进化树分析表明,扶桑绵粉蚧与半翅目的豆无网长管蚜(Acyrthosiphon pisum)聚为一支,然后与人体虱(Pediculus humanus corporis)相聚。环指蛋白基因在扶桑绵粉蚧各个虫态均有表达,但以卵期最高,1龄、2龄若虫和成熟雌虫表达量相当。【结论】成功克隆了扶桑绵粉蚧环指蛋白基因,其在不同虫态中的差异表达为进一步揭示该基因在虫体中的生理功能奠定了基础。     

扶桑绵粉蚧寄主选择行为及其与寄主叶片生化物质含量的相关性

[目的]研究扶桑绵粉蚧的寄主选择行为及其取食选择行为与寄主叶片部分生化物质含量的相关性,为预测该害虫在广西的发生为害趋势及综合防控提供参考依据.[方法]采用自由选择法,测定接虫24、48和72 h后不同虫龄(1、2和3龄若虫)或虫态(雌成虫)扶桑绵粉蚧在7种寄主植物(朱槿、棉花、悬铃花、马铃薯、番茄、红薯和三叶鬼针草)上的虫口数量,比较同一时间不同寄主间虫口百分率的差异;测定寄主植物叶片生化物质(可溶性糖、可溶性蛋白和单宁酸)的含量,分析扶桑绵粉蚧寄主选择行为与生化物质含量的相关性.[结果]不同虫龄或虫态扶桑绵粉蚧喜食寄主存在一定差异,1龄若虫3个时段(接虫24、48和72 h)在同一寄主上的虫口百分率较接近,其偏好三叶鬼针草、棉花、悬铃花和马铃薯;2龄若虫在同一寄主上的虫口百分率随接虫时间而改变,且在不同寄主上的虫口百分率差异显著(P<0.05,下同),总体上偏好棉花、悬铃花、三叶鬼针草和番茄;3龄若虫和雌成虫的喜食寄主基本相同,为棉花、悬铃花、朱槿和三叶鬼针草.朱槿、棉花和马铃薯叶片中可溶性糖含量较高,三叶鬼针草、马铃薯和红薯叶片中可溶性蛋白含量较高,棉花、红薯和朱槿叶片中单宁酸含量相对较高.2龄若虫的取食选择行为与寄主叶片可溶性蛋白含量显著负相关,与单宁酸含量显著正相关;雌成虫取食选择行为与寄主叶片可溶性糖含量显著正相关;多数虫龄的取食选择行为与寄主叶片生化物质含量无显著相关性(P>0.05).[结论]棉花、悬铃花和三叶鬼针草为扶桑绵粉蚧喜食寄主;不同寄主叶片生化物质含量大多存在显著差异,扶桑绵粉蚧多数虫龄或虫态的寄主选择行为与寄主叶片生化物质含量无显著相关性.     

椰子织蛾CSP基因的克隆与序列分析

利用rapid-amplification of cDNA ends(RACE)技术,克隆获得了1条椰子织蛾(Opisina aremosella)的全长化感蛋白基因序列。该基因全长为561 bp,开放阅读框全长为393 bp,3′和5′端非编码序列分别为48、120 bp,编码130个氨基酸,所编码蛋白质的理论分子量为14.8 ku,等电点为5.85。同源性比对分析发现,椰子织蛾化感蛋白基因氨基酸序列有4个保守半胱氨酸位点且与其他昆虫化感蛋白基因在氨基酸的水平上相似性不高。除与棉红铃虫(Pectinophora gossypiella)相似度达71%外,与其他昆虫相比,均低于10%。SignalP预测显示,椰子织蛾化感蛋白基因所编码的前20个氨基酸为信号肽序列(MAMKYLIVLSCVLAAAIVAG)。系统进化树分析结果表明,椰子织蛾化感蛋白与稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis)、亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和家蚕(Bombyx mori)化感蛋白1、2、3、4聚为同一族,与家蚕化感蛋白1、2、3、4的进化程度最近。这为深入研究昆虫化学感受蛋白、揭开昆虫与环境化学信息联系的规律奠定理论基础。     

冷刺激对两种泥鳅血液蛋白质的影响

采用SDS-聚丙稀酰胺凝胶电泳技术,探讨冷刺激对泥鳅血液蛋白质的影响.结果表明,泥鳅和大鳞副泥鳅的血液蛋白质发生了变化,即产生了冷激蛋白;同种泥鳅,控制产生冷激蛋白的特定基因在一定的刺激强度和刺激程度下,产生冷激蛋白的时间和种类不同;不同种泥鳅,在相同低温处理条件下,产生冷激蛋白的时间和种类也不一样.本研究不仅为研究冷激蛋白提供了前提,而且为两种泥鳅的人工养殖提供了参考.     

扶桑绵粉蚧谷胱甘肽S-转移酶基因的克隆及不同发育阶段的表达分析

【目的】扶桑绵粉蚧是我国重要的入侵生物,其繁殖能力强,能危害棉花、扶桑、向日葵、南瓜、番茄等多种我国重要的经济作物。克隆扶桑绵粉蚧谷胱甘肽S-转移酶（GSTs）基因,可为揭示扶桑绵粉蚧GSTs的生理功能提供参考。【方法】利用RT-PCR和RACE技术克隆扶桑绵粉蚧谷胱甘肽S-转移酶基因全长,并采用生物信息学方法分析其结构特征,用实时荧光定量PCR的方法研究其各个虫态的表达谱。【结果】克隆了扶桑绵粉蚧谷胱甘肽S-转移酶基因全长序列,该基因的开放阅读框包含651 bp的片段,编码217个氨基酸。DNA编码区由4个内含子和5个外显子组成,内含子的长度分别为90,123,67和70 bp;分隔的5个外显子的长度分别为18,50,96,80和500 bp。功能域分析结果显示,该蛋白在N末端和C末端均有GST的类似结构位点。多序列比对及系统进化树构建结果表明,该蛋白属Zeta家族GSTs,将其命名为PsGSTzl。PsGSTzl mRNA在扶桑绵粉蚧的不同虫态中都有表达,在1龄幼虫中的表达量最高。【结论】成功克隆的PsGSTzl基因在不同虫态中差异表达,为进一步揭示该基因在虫体的代谢作用奠定了基础。     

Selection of reference genes for RT-qPCR analysis of Phenacoccus solenopsis (Hemiptera: Pseudococcidae) sex-dimorphic development

Mealybugs, such as Phenacoccus solenopsis, are highly sexually dimorphic. Winged adult males present such remarkable morphological differences from females that, to the untrained eye, conspecific adults of both sexes of P. solenopsis may be considered as two different insect species. A method to investigate sex-dimorphic mechanisms is by evaluating gene expression using RT-qPCR. However, the accuracy and consistency of this technique depend on the reference gene(s) selected. In this study, we analyzed the expression of 10 candidate reference genes in male and female P. solenopsis at different development stages, using common algorithms including the ?Ct method, NormFinder, geNorm, BestKeeper, and a web-based analysis tool, RefFinder. The results showed that EF1-β, RP-L32 and RP-18 S were selected as the most stable genes by both the ?Ct method and NormFinder; TUB-α was the most stable gene identified by BestKeeper; and RP-L40 and RP-L32 were the most stable genes ranked by geNorm. RefFinder, a comprehensive analysis software, ranked the ten genes and determined EF1-β and RP-L32 as the most suitable reference genes for the various developmental stages in male and female P. solenopsis. Furthermore, the two most suitable reference genes were validated by examining expression of the juvenile hormone acid O-methytransferase(JHAMT) gene. Results of the validation portion of the study showed that JHAMT expression was sex-biased towards males and exhibited a dynamic and classic expression pattern among the P. solenopsis developmental stages. The results can help further our knowledge on the molecular mechanisms underlying sexual dimorphic development in P. solenopsis.     

Q型烟粉虱化学感受蛋白基因BtabCSP1的克隆与分析

【目的】克隆Q型烟粉虱（Bemisia tabaci）化学感受蛋白基因,分析其序列特征和表达特性,为深入研究该类基因功能奠定基础。【方法】根据桃蚜化学感受蛋白OS-D2a（ABM5558）的氨基酸序列,借助生物信息学搜索烟粉虱EST序列拼接了1个烟粉虱化学感受蛋白基因（BtabCSP1）,以烟粉虱mRNA为模板,采用RT-PCR扩增克隆烟粉虱化学感受蛋白cDNA。采用半定量RT-PCR对不同发育阶段的烟粉虱样品中BtabCSP1的表达模式进行研究。【结果】BtabCSP1完整阅读框全长为2 626 bp,包含2个外显子和1个内含子,编码131个氨基酸残基,其中含有1个CX6CX18CX2结构域,为化学感受蛋白的典型特征。BtabCSP1在供试样品中均有表达,并且在2龄、3龄和伪蛹阶段表达量更高。聚类分析结果表明,烟粉虱与果蝇、桃蚜等物种遗传关系较远,化学感受蛋白基因在物种进化过程中较为活跃。【结论】从Q型烟粉虱若虫中克隆了1个化学感受蛋白基因 BtabCSP1,该基因在烟粉虱不同发育阶段中均能表达,推测其对烟粉虱的生长发育具有重要的调控作用。     

不同温度下扶桑绵粉蚧试验种群生命表研究(英文)

[目的]揭示温度对扶桑绵粉蚧种群动态的影响,为该虫的防治提供帮助。[方法]建立试验种群,并用棉花饲养,观察记录种群的主要参数。[结果]组建了24、27、30℃下扶桑绵粉蚧试验种群特定年龄和繁殖力特征生命表,获得了该虫世代平均历期、各虫期/年龄存活率、寿命、产卵期、单雌产卵量、性比、净增值率、内禀增长率、周限增长率、种群增长趋势指数、存活率曲线类型、日产雌量曲线类型等10余个实验种群参数,揭示了温度对该粉蚧生长发育、寿命和生殖力的影响。[结论]在适宜温度条件下,扶桑绵粉蚧繁殖潜力大,种群增长速度快,易暴发成灾。该研究结果为扶桑绵粉蚧的种群动态调查、预测预报和综合治理等提供了科学依据。     

温度和相对湿度对扶桑绵粉蚧存活率的影响研究

为探寻扶桑绵粉蚧（Phenacoccus solenopsis Tinsley）对高温干旱的适应性,在37,39,41,43,45℃,相对湿度20％,30％,50％,70％,90％的条件下对扶桑绵粉蚧雌成虫进行了处理试验,并对扶桑绵粉蚧存活率及发育情况进行了统计.结果表明,扶桑绵粉蚧存活率随温度升高而降低,37~43℃条件下,扶桑绵粉蚧存活率与处理时间长短无关,在45℃条件下,处理时间越长扶桑绵粉蚧存活率越低;不同空气相对湿度条件下扶桑绵粉蚧存活率差异不显著（P ＞0．05）,但空气相对湿度对扶桑绵粉蚧发育历期存在明显影响,即相对湿度高发育历期短,相对湿度低发育历期长;根据试验结果来看,扶桑绵粉蚧在新疆高温、干旱的环境条件下是可以存活的,并可以在野外完成各虫态的正常生长发育,顺利越夏.     

保加利亚乳杆菌的冷适应性与冷应激蛋白的研究

几乎所有单细胞生物在外界环境急剧降温的条件下都会发生应激反应,产生的一系列蛋白质被称为冷应激蛋白。冷应激蛋白在乳酸菌适应低温环境和增强抗冻能力方面发挥着重要作用。本研究从冷应激蛋白着手,研究了保加利亚乳杆菌低温适应性及冷应激蛋白的抗冻保护作用。在冷冻前进行20℃预处理可以使保加利亚乳杆菌的存活率增加100倍,而低于最低生长温度时,与对照组的存活率相差不大。通过SDS-PAGE电泳,冷处理样泳道出现了两种7ku的冷应激蛋白。利用PCR技术进一步获得保加利亚乳杆菌中冷休克蛋白的基因片断,与L.delbrueckii subsp.bulgaricus ATCC11842中CspA序列同源性达到100%。低温预处理可以增强菌体抗冻能力,且可以产生3条6.3、6.7、7.0ku的冷应激蛋白,初步推测低温诱导冷应激蛋白的表达抵御了冷冻对保加利亚乳杆菌的伤害。