莲草直胸跳甲Hsp70蛋白的生物信息学分析

根据莲草直胸跳甲Hsp70基因的EST序列,利用电子克隆的方法获得莲草直胸跳甲Hsp70基因,通过生物信息学方法对该基因编码蛋白进行了保守结构域、疏水/亲水性、亚细胞定位、信号肽等理化性质和分子特性分析。结果表明,莲草直胸跳甲Hsp70基因全长2 216 bp,完整读码框1 899 bp,编码632个氨基酸残基,分子量为69.45 k Da,等电点为6.00;编码蛋白含有Hsp70的完整保守结构域和典型签名序列;具有的典型细胞质基序和亚细胞定位分别表明Hsp70位于细胞质中。研究结果可为深入研究该基因的生物学功能奠定基础。     

莲草直胸跳甲跗节对寄主选择及产卵的影响

[目的]昆虫的嗅觉感器主要分布在触角和跗节上,对昆虫的寄主定位及产卵有重要作用。为了解专食性昆虫莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila寄主识别机制和昆虫跗节作用,本文研究了莲草直胸跳甲跗节对其寄主植物的选择及产卵的影响。[方法]利用Y-型嗅觉仪测定切除触角、切除触角+前足跗节、切除触角+中足跗节、切除触角+后足跗节和切除触角+前中后全部跗节5种处理莲草直胸跳甲对健康植物、机械损伤植物和虫害损伤植物的趋性行为,并观察其产卵情况。[结果]不同切除处理的莲草直胸跳甲对3种状态的寄主植物选择数目趋势为:切除触角切除触角+前足跗节切除触角+中足跗节≈切除触角+后足跗节切除触角+全部跗节;不同切除处理的莲草直胸跳甲总落卵量及在寄主植物上的落卵量排序为:切除触角切除触角+中足跗节切除触角+前足跗节切除触角+后足跗节切除触角+全部跗节。其中,只切除触角的跳甲总落卵量最高,为1 397. 83粒,切除触角和中足跗节(1 000. 00粒)次之,切除触角和全部跗节的跳甲最低,为353. 17粒。[结论]在莲草直胸跳甲的3对足跗节中,中后足跗节对莲草直胸跳甲的趋性作用影响最大,后足跗节对莲草直胸跳甲的产卵影响最大。     

莲草直胸跳甲小分子热激蛋白sHsp20.8基因的克隆及生物信息学分析

[目的]小分子热激蛋白基因对昆虫的生长发育和抵御环境胁迫具有重要作用,本研究在PacBio SMRT测序的基础上,进一步克隆鉴定莲草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)小分子热激蛋白sHsp20.8基因并进行生物信息学分析。[方法]采用RT-PCR技术克隆鉴定了莲草直胸跳甲sHsp20.8基因的完整CDS;利用各种生物信息学方法对该热激蛋白的理化性质、保守结构域、亲水/疏水性、信号肽、亚细胞定位、跨膜区进行分析,并进行了二、三级结构的预测和系统发育分析。[结果]莲草直胸跳甲sHsp20.8基因完整CDS为543bp,编码180个氨基酸,分子量为20.8kDa,等电点为6.45。编码蛋白含有小分子热激蛋白保守结构域和特征基序,不含跨膜区和信号肽,定位于细胞核。系统发育分析表明小分子热激蛋白基因可以作为昆虫系统进化分析的标志基因。[结论]获得的sHsp20.8基因是sHsps家族成员,结果将为深入研究小分子热激蛋白的功能奠定理论基础。     

空心莲子草叶片特征及生长期对莲草直胸跳甲产卵选择的影响

[目的]明确空心莲子草叶片特征及生长期对莲草直胸跳甲产卵选择的影响,为莲草直胸跳甲的大量繁殖及空心莲子草的生物防治提供指导.[方法]采用选择性试验,接虫后24 h测定莲草直胸跳甲对空心莲子草的叶位、叶片性状(长宽比和表皮毛密度)的产卵选择情况;采用笼罩试验,测定空心莲子草生长期(苗期、生长期和老叶期)以及原有落卵量(0、1、2和4块/株)对莲草直胸跳甲产卵选择的影响.[结果]莲草直胸跳甲成虫喜好产卵在叶位3和叶位4上,在叶位3和叶位4上的卵块数和卵粒数分别占总数的81.52%和81.10%,显著高于叶位1和叶位2(P<0.05,下同),且这2个叶位的平均叶片长宽比显著大于叶位1和叶位2;偏好在叶背表皮毛密度适中的叶片产卵.莲草直胸跳甲对空心莲子草叶片背面(95.65%)和靠近叶片端部(61.96%)位置的产卵选择率显著高于叶片正面(4.35%)和叶片基部(38.04%)位置.莲草直胸跳甲对生长期植株和未被产卵的空心莲子草叶片的产卵选择率分别为55.09%和45.26%,显著高于其他处理.[结论]莲草直胸跳甲喜好将卵产在叶片长宽比较大的空心莲子草的叶位3和叶位4,被产卵叶片表皮毛密度适中;莲草直胸跳甲对空心莲子草叶片背面和靠近叶片端部的位置产卵选择率高,且偏好在生长期植株和未被产卵的空心莲子草叶片上产卵.     

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。     

莲草直胸跳甲茎外化蛹条件的优化

[目的]优化莲草直胸跳甲茎外化蛹条件,为发挥莲草直胸跳甲在防治喜旱莲子草中的控制效能提供参考。[方法]通过调查化蛹率和羽化率对莲草直胸跳甲的茎外化蛹基质(湿润砂壤土、花泥、琼脂)进行了筛选。[结果]莲草直胸跳甲在花泥上的化蛹率和羽化率与茎秆无显著差异,但均高于砂壤土和琼脂等基质,表明花泥可作为该虫的适宜的茎外化蛹基质;以花泥作为化蛹基质,密度在30~40头/盒(约2 700 cm3)可保证较高的化蛹率和羽化率。[结论]研究结果为莲草直胸跳甲人工饲养的条件优化提供了新思路。     

高CO_2浓度对莲草直胸跳甲幼虫取食量及其体内生化物质的影响

在实验室条件下,分别测定了高CO2浓度(750μL·L-1)和对照CO2浓度(370μL·L-1)2个不同CO2浓度下莲草直胸跳甲幼虫取食量的变化,比较3龄幼虫体内营养物质含量和消化酶活性等指标的变化。结果表明,高CO2浓度处理下,莲草直胸跳甲幼虫取食量显著增加;3龄幼虫体内蛋白含量较对照CO2浓度处理幼虫的蛋白显著增加,总氨基酸含量差异不显著;莲草直胸跳甲3龄幼虫体内消化酶(淀粉酶和胃蛋白酶)的酶活力显著降低。高CO2浓度影响莲草直胸跳甲幼虫的取食量、营养物质含量和消化酶活性,对其生长发育有一定的影响。     

编码棉铃虫化学感受蛋白cDNA的克隆及序列分析

 从棉铃虫触角中克隆了一条全长722bp的cDNA序列，命名为CSPHarm。CSPHarm阅读框全长381bp，编码127个氨基酸残基，推导的氨基酸序列具有昆虫化学感受蛋白的典型特征。CSPHarm与已报道的其它昆虫的化学感受蛋白的氨基酸序列有很高的同源性，因此，CSPHarm是一个编码棉铃虫化学感受蛋白的基因。CSPHarm具有强烈的亲水性，但是在第20～30位的氨基酸组成一个亲脂性的结构，这可能是结合亲脂性气味物质的区域。半定量RT-PCR研究结果显示，CSPHarm在棉铃虫头、胸、腹、足、翅和触角等组织中表达量都很高，在不同组织中的表达量没有明显的区别，在卵、幼虫、蛹和成虫体内也都有表达，在卵中表达量相对较低，在成虫体内表达量较高。     

烟夜蛾气味受体OR18基因克隆及组织特异性表达

应用RT-PCR和实时荧光定量PCR技术,从烟夜蛾雄虫触角中克隆气味受体目的基因,分析鉴定了其在烟夜蛾不同组织的特异性表达情况.序列分析结果表明,目的基因为新的烟夜蛾气味受体基因,命名为HassOR18(GenBank登录号:HM750915).该基因阅读框架全长1 197 bp,编码398个氨基酸,推测编码蛋白质的相对分子质量为46.6 kD,等电点为5.82.氨基酸序列比对表明,烟夜蛾气味受体HassOR18与其他夜蛾科昆虫OR18的氨基酸序列一致性均达80％以上.实时荧光定量PCR结果显示,HassOR18仅在雌雄虫触角中和雌虫喙内表达,而且在雄虫触角内的表达量远高于在雌虫触角和喙内的表达量,推测该基因可能参与性信息素的识别.     

中华蜜蜂气味结合蛋白基因AcerOBP14的克隆及时空表达

【目的】克隆获得中华蜜蜂(Apis cerana cerana)Acer OBP14基因序列,并对其蛋白结构进行预测,分析其在不同组织和发育阶段的时空表达差异,为该基因的功能研究提供参考。【方法】以中华蜜蜂全组织c DNA为模板利用RT-PCR技术扩增和克隆获得Acer OBP14 c DNA全长序列,并提交至Gen Bank数据库;利用多种生物信息学软件预测分析其编码蛋白的理化特性和结构特征;采用MEGA5.2软件中的邻位相连法(neighbor-joining,NJ)构建Acer OBP14及其同源膜翅目昆虫OBPs的系统发育树;通过实时荧光定量PCR技术分析Acer OBP14在1、5、10、15、20、25和30日龄中华蜜蜂不同组织(触角、头、胸、腹、足和翅)中m RNA的表达情况。【结果】克隆获得了中华蜜蜂气味结合蛋白基因Acer OBP14的c DNA序列(Gen Bank登录号为KT24648)。Acer OBP14的开放阅读框(ORF)长度为408 bp,编码135个氨基酸,预测其蛋白分子量为15.08 k D,理论等电点为5.44,有信号肽,无跨膜结构,且第18—127位氨基酸之间存在一个昆虫气味结合蛋白家族PBP-GOBP superfamily保守结构域;存在多个比较明显的疏水区域,可能是脂溶性气味分子的结合位点;含有4个保守的半胱氨酸位点,属于Minus-C OBP亚家族。亚细胞定位分析表明,Acer OBP14属于分泌型蛋白,主要集中在内质网-高尔基体-质膜分泌途径上。Acer OBP14蛋白具有7个α螺旋,α1—α6属于典型OBPs核心螺旋,α7位于C端且暴露在蛋白表面。氨基酸同源序列比对结果显示,Acer OBP14与西方蜜蜂Amel OBP14的氨基酸序列一致性最高,达到86%;其次是大蜜蜂Ador GOBP56a-like,一致性为55%。系统进化树分析表明,同为蜜蜂属的中华蜜蜂Acer OBP14、西方蜜蜂Amel OBP14、大蜜蜂Ador GOBP56a-like、中华蜜蜂Acer OBP21和小蜜蜂Aflo GOBP56d-like聚为一个分支,切叶蜂属的苜蓿切叶蜂Mrot GOBP56a-like、侧沟茧蜂属的毁侧沟茧蜂Mdem GOBP83a-like、壁蜂属的角额壁蜂Ocor OBP3和熊蜂属的Bter GOBP56d-like和Bimp GOBP56d-like聚为另一大分支。荧光定量PCR结果显示,Acer OBP14在成蜂不同发育期的触角、头、胸、腹、足和翅中均有表达,其表达程度有差异。1日龄工蜂的胸部表达量最高,触角次之,且两者均极显著高于头、腹、足和翅(P0.01);其他日龄工蜂触角表达量均极显著高于其他组织(P0.01),其中20日龄工蜂的触角表达量最高。从各组织在不同发育阶段的表达量来看,触角的表达量在1日龄最低,极显著地低于其他日龄(P0.01);5、10日龄逐渐增加,15日龄突然下降,20日龄达到最高,极显著高于其他日龄(P0.01);之后又呈逐渐下降趋势。头、胸、腹、足和翅膀表达量总体上随日龄增加而呈下降趋势,5日龄之后大幅下降,之后趋于平稳且呈低丰度表达。【结论】Acer OBP14属于Minus-C OBP亚家族,具有PBP-GOBP家族的典型结构;组织表达谱结果暗示,Acer OBP14属普通气味结合蛋白GOBP,在中华蜜蜂中除嗅觉识别之外还参与其他生理功能。