禾谷缢管蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆和表达分析

为探讨高温驯化对禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi Hsp90基因表达量的影响,以及其在不同发育阶段的表达,通过RT-PCR与RACE技术克隆了热激蛋白Hsp90基因的全长,命名为Rp Hsp90,采用生物信息方法分析了其序列特征,利用实时荧光定量PCR技术研究了Rp Hsp90在禾谷缢管蚜不同发育阶段和驯化后热激处理的表达量变化。结果显示:禾谷缢管蚜Rp Hsp90的c DNA全长为2 644 bp,编码727个氨基酸,分子量为83.2 k D。推导的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的5个签名序列及C末端细胞质特征序列EEVD。系统进化树结果显示,Rp Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同发育阶段Rp Hsp90均有表达,并且4龄若蚜期表达量最高,显著高于其它龄期;27℃热驯化后禾谷缢管蚜Rp Hsp90表达量和常温24℃处理试虫无显著差异;热激处理显著诱导Rp Hsp90的表达,39℃热激处理Rp Hsp90表达量显著高于40℃热激处理;热驯化种群经热激处理后表达量显著高于常温热激处理。表明Rp Hsp90在禾谷缢管蚜不同龄期差异表达,且在该虫对热胁迫的响应中具有重要作用。     

棉铃虫表皮蛋白基因的克隆、序列及表达分析

昆虫表皮蛋白能帮助昆虫抵御外界不良环境,在昆虫的生长发育中起重要作用。基于棉铃虫Helicoverpa armigera（Hübner）转录组数据信息克隆获得表皮蛋白基因的cDNA序列,通过Real-time PCR探讨棉铃虫各龄期和组织表皮蛋白的相对表达量。在棉铃虫体内得到HACPFL67 cDNA开放阅读框（KP072002）612 bp,命名为HACPFL67,编码204个氨基酸,分子量约为20.892 kDa,等电点7.275,序列包含有表皮蛋白的保守序列,与鳞翅目夜蛾科昆虫烟芽夜蛾Heliothis virescens和斜纹夜蛾Spodoptera litura等亲缘关系较近,与烟芽夜蛾氨基酸序列相似性高达83%。棉铃虫HACPFL67在不同发育阶段和组织中表达存在很大差异,其中4龄幼虫在各个发育阶段表达最高。综上所述,棉铃虫HACPFL67相对表达量在不同组织和发育时期存在一定差异。     

甘蓝夜蛾CYP9A90基因的克隆及溴氰菊酯对其诱导表达

P450 CYP9A家族基因与昆虫对拟除虫菊酯类杀虫剂的抗性相关。为证实溴氰菊酯对甘蓝夜蛾CYP9A基因的诱导效果,本研究采用RT-PCR和RACE技术克隆获得甘蓝夜蛾CYP9A基因,real-time PCR检测该基因在甘蓝夜蛾不同组织中的表达差异及溴氰菊酯处理甘蓝夜蛾5龄幼虫不同时间后该基因相对表达量变化,研究结果可为甘蓝夜蛾对溴氰菊酯的抗性治理提供依据。结果表明:克隆得到甘蓝夜蛾CYP9A基因cDNA全长序列,该序列包含1 828bp,包括1个125bp的5′非编码区,1个104bp的3′非编码区和1个1 599bp的开放阅读框,编码532个氨基酸,分子量约为61.1kDa,等电点为8.84,GenBank登录号为KR676343,被国际P450命名委员会命名为CYP9A90。Real-time PCR分析结果表明,该基因在甘蓝夜蛾5龄幼虫6个组织中表达情况不同,其中在脂肪体中表达量最高。低剂量溴氰菊酯作用后不同时间点CYP9A90mRNA总体呈现诱导表达趋势。     

黏虫咽侧体抑制神经肽基因克隆与成虫期表达模式分析

为明确黏虫咽侧体抑制神经肽基因(allatostatin,AST)在调控黏虫Mythimna separata(Walker)保幼激素(juvenile hormone,JH)中的功能,采用RT-PCR和RACE技术克隆获得的黏虫AST基因cDNA全长序列902bp,开放阅读框378bp,编码125个氨基酸。蛋白分子量为14.33kD,等电点为9.25,具有C型AST典型的PISCF序列。进化树分析表明,黏虫AST氨基酸序列与一点黏虫、草地贪夜蛾、棉铃虫氨基酸序列相似性高达80%以上。实时荧光定量PCR结果表明AST在成虫期的表达有明显组织和时间特异性。AST在飞行肌中表达量最高,头部其次,卵巢最低;黏虫头部AST表达量在7日龄最高,飞行肌中AST基因的表达量在1日龄最高。本研究对进一步揭示黏虫AST基因对JH调控作用,明确黏虫JH调控迁飞和生殖的相关的分子调控机制具有重要意义。     

甜菜夜蛾中肠碱性磷酸酶alp2基因的克隆、表达及功能分析

为探究甜菜夜蛾Spodoptera exigua中肠碱性磷酸酶(alkaline phosphatase protein 2,ALP2)是否为Cry1Ac杀虫蛋白的受体,采用同源克隆和RACE技术克隆了编码alp2基因的完整c DNA序列,利用荧光定量PCR比较了甜菜夜蛾幼虫中肠不同龄期ALP2表达量的差异,利用Ligand blot方法检测了中肠ALP2与Cry1Ac杀虫蛋白的结合。结果表明,alp2基因序列全长1 629 bp(Gen Bank序列号为KP420013),编码542个氨基酸,预测在氨基酸序列N端包含1个由21个氨基酸组成的信号肽,在C端存在1个GPI修饰的锚定位点,且在整个氨基酸序列中存在多个糖基化修饰位点。在整个甜菜夜蛾幼虫期均有ALP2表达,但不同龄期的表达量差异显著,1龄幼虫期表达量最低,4龄幼虫期最高。Ligand blot方法检测结果表明原核表达的ALP2片段与活化的Cry1Ac杀虫蛋白可以结合。研究表明,甜菜夜蛾中肠的ALP2可能是Cry1Ac的受体之一。     

棉铃虫类肌钙蛋白基因的克隆、原核表达纯化及其时空表达谱分析

为探索棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)类肌钙蛋白基因HaCal的生理功能及其所编码蛋白的生物特性,采用PCR方法克隆了HaCal的开放阅读框(open reading frame,ORF)序列,借助在线软件对其进行生物信息学分析,通过原核表达技术诱导表达和纯化其编码的蛋白,并通过实时荧光定量PCR技术分析其在棉铃虫不同发育龄期和组织中的表达量。结果显示,HaCal的ORF序列长度为564 bp,编码187个氨基酸,理论分子量为20.52 kD,理论等电点为7.64。其保守结构域与Calponin家族一致,但不含跨膜区和信号肽,系亲水性蛋白。原核表达结果显示,融合蛋白大小与理论值一致,纯化获得了纯度较高的目的蛋白。HaCal在棉铃虫幼虫不同发育阶段和不同组织中均有表达,在6龄幼虫体内表达量最高,是1龄幼虫的2.34倍;在5龄幼虫中肠中表达量最高,是头部的257.14倍。表明棉铃虫类肌钙蛋白基因HaCal可能与棉铃虫的生长发育过程密切相关。     

黏虫保幼激素结合蛋白基因MsJHBP3生物学功能及对黏虫生长发育的影响

保幼激素结合蛋白（juvenile hormone binding protein,JHBP）是一类载体蛋白,与保幼激素（juvenile hormone,JH）结合形成复合体后将保幼激素运送到靶器官处调控昆虫的生长发育。本试验在黏虫Mythimna separata转录组中获得7条保幼激素结合蛋白基因,筛选获得一条经保幼激素诱导后高表达的保幼激素结合蛋白MsJHBP3(GenBank登录号：MZ577068),c DNA全长为839bp,开放读码框长度729bp,编码242个氨基酸,氨基酸等电点为5.35,分子量为27.02kDa。不同发育阶段研究表明,Ms JHBP3在蛹期表达量最高,2龄表达量最低。RNA干扰处理4龄幼虫后6 h基因抑制效率最好,达79.72%。干扰后虫体内保幼激素含量为对照的1.14倍;羽化率和化蛹率均较对照组显著降低,羽化率下降7.42%,化蛹率下降3.75%;Ms JHBP3干扰后转录组测序数据分析共获得212个差异基因,其中105个上调基因,107个下调基因,其中保幼激素甲基转移酶基因、保幼激素环氧水解酶基因、保幼激素酯酶基因均上调。本研究表明MsJHBP...     

三叶斑潜蝇热激蛋白Hsp90基因的克隆及其在高温胁迫下的表达分析

采用RT-PCR及RACE技术克隆了三叶斑潜蝇Hsp90基因全长cDNA序列,并用实时定量RT-PCR的方法检测其在不同发育阶段受到高温胁迫后的表达水平。该基因的cDNA序列全长2 408 bp,开放阅读框为2 145 bp,编码714个氨基酸;5′非编码区为151 bp,3′非编码区为112 bp。该基因推导的氨基酸序列与其他昆虫同源序列比较有很高的相似性（80%~99%）。聚类分析结果显示三叶斑潜蝇与美洲斑潜蝇和南美斑潜蝇的亲缘关系最近。实时荧光定量PCR检测结果表明三叶斑潜蝇Hsp90基因的表达受到热胁迫的诱导,诱导3龄幼虫最大表达量的温度比诱导其他发育阶段的温度低,在43 ℃时预蛹和蛹的表达量在整个生命周期中最高,在检测的高温胁迫条件下,雄虫比雌虫的表达量更高。该结果为阐明三叶斑潜蝇胁迫耐受能力及其对其他潜蝇种群的取代机制奠定了分子基础。     

粘虫生物钟timeless基因的克隆及时空和昼夜表达分析

为明确生物钟timeless基因对粘虫Mythimna separata迁飞、交配等周期性活动的调节作用,利用PCR技术克隆了粘虫timeless基因,命名为Mstim,采用生物信息方法分析其序列特征,使用实时荧光定量PCR技术检测该基因在不同发育阶段、组织及昼夜的表达特征。结果表明,Mstim的c DNA全长为3 132 bp,编码1 043个氨基酸,其预测的蛋白质Ms TIM分子量为117 k D,等电点5.14,具有timeless保守的PIS、NLS等结构域,与甜菜夜蛾Spodoptera exigua及棉铃虫Helicoverpa armigera的氨基酸序列相似性高达97%。荧光定量PCR结果显示成虫期的Mstim表达量最高,卵期和蛹期次之,6龄幼虫的表达量最低;在雌、雄蛾中均以触角及头部中的表达量较高,飞行肌、足及生殖腺中的表达量较低。粘虫雌、雄蛾触角中Mstim的昼夜表达模式相似,均为光期表达量低于暗期,光期5 h的表达量最低,光期末期逐渐升高,至暗期后3 h达到最高值,暗期末期表达量开始下降。说明Mstim基因在粘虫中的表达不仅具有发育时期和组织的时空特异性,而且表现出明显的昼夜特性,推测其可能参与粘虫生长发育和迁飞与生殖等行为、生理节律的调节。     

烟蚜热激蛋白Hsp90基因的克隆及在UV-B胁迫下的表达分析

为探讨UV-B胁迫对烟蚜Myzus persicae热激蛋白Hsp90基因表达量的影响,采用RT-PCR与RACE技术克隆了烟蚜热激蛋白Hsp90基因的全长,并对其进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR技术研究了烟蚜Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下的表达量变化。结果表明,烟蚜Hsp90基因的cDNA全长为2 670 bp,编码728个氨基酸,编码蛋白质的相对分子量为82.6 kD,等电点为4.95,获得的氨基酸序列具有Hsp90蛋白家族的1个签名序列及C末端MEEVD基序,推测其属于胞质型热激蛋白。系统进化树结果显示,烟蚜Hsp90与其它昆虫Hsp90具有很高的相似性。实时荧光定量PCR结果表明,不同时长UV-B胁迫下烟蚜Hsp90均有表达,随着照射时间延长,Hsp90表达量表现为先上升后下降的趋势;与对照相比,照射时间为15、30、60、90和120 min时,Hsp90表达量均显著升高,且在60 min时Hsp90表达量达最大,是对照组的2.05倍。表明Hsp90基因在不同时长UV-B胁迫下差异表达,在烟蚜适应紫外胁迫的分子机制中具有重要作用。     

黏虫体内两种微管蛋白基因cDNA序列的克隆与序列分析

以黏虫4龄幼虫为材料提取总RNA,利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),分别扩增得到该虫的α和β微管蛋白基因的cDNA序列各1条。其中α微管蛋白基因的cDNA序列1 443个碱基,包括一个1 353个碱基的开放阅读框,编码一个含450个氨基酸的蛋白,分子量约为50.0ku。氨基酸的142~148位存在一个微管蛋白标志信号片段GGGTGSG,在氨基酸序列的C-端有一个酪氨酸残基,N-端存在一个对转录后调控非常重要的保守区MRECI序列,以上特点与其他昆虫α微管蛋白氨基酸序列相同。黏虫β微管蛋白基因cDNA序列含1 906个碱基,开放读码框1 344个碱基,编码氨基酸447个,分子量约为50.2ku,等电点4.75。1~4个氨基酸MREI为β微管蛋白转录后调控信号,140~146GGGTGSG位同样存在一个微管蛋白标志信号片段。序列比对表明,克隆的α和β微管蛋白基因与其他昆虫的α和β微管蛋白基因在核苷酸和氨基酸水平上都是高度同源的,黏虫与家蚕(Bombyx mori)α微管蛋白的氨基酸序列同源性达到99.3%,与其他3种夜蛾科昆虫α微管蛋白的氨基酸序列同源性更是达到100%。黏虫与家蚕β微管蛋白的氨基酸序列同源性达到98.7%,与烟草天蛾β微管蛋白的氨基酸序列同源性达到99.6%。两个基因的cDNA序列已经登录GenBank并获得登录号分别为EU100016和EU234504。     

褐飞虱两个酚氧化酶原基因的特性及细菌诱导后的表达分析

为探讨褐飞虱Nilaparvata lugens（Stål）酚氧化酶原基因的发育表达模式及生物学功能,利用转录组数据和RACE方法获得两条褐飞虱酚氧化酶原基因NlPPO1（GenBank No.：ALE32751）和NlPPO2（GenBank No.：ALE32752）全长序列,褐飞虱NlPPO1全长为2316 bp,CDS编码区为2073 bp,编码690氨基酸;NlPPO2全长为2738 bp,CDS编码区为2100 bp,编码699氨基酸。通过实时荧光定量PCR方法检测NlPPO的发育表达模式及注射细菌诱导后NlPPO的表达量变化。发育表达模式结果显示,NlPPO1和NlPPO2在肠中都有较高的表达水平,而NlPPO1在表皮细胞表达量最低,NlPPO2在脂肪体表达量最低;在5龄幼虫阶段NlPPO1随时间增加表达量增加,NlPPO2表达量则维持相对较高水平;在成虫阶段NlPPO1表达量维持在较低水平,NlPPO2随时间增加表达量降低。注射大肠杆菌诱导NlPPO结果表明,诱导24 h后,NlPPO1表达量显著升高,NlPPO2表达量变化差异不显著;注射枯草芽胞杆菌诱导NlPPO结果表明,诱导24 h后,NlPPO1和NlPPO2表达量都显著升高。研究结果显示褐飞虱NlPPO1和NlPPO2的发育表达模式存在差异,对不同菌诱导免疫应答也存在差异,暗示二者具有不同的生物学功能。该结果为进一步探索酚氧化酶原在褐飞虱对病原菌的免疫响应机制奠定基础。     

稻曲病气象风险评估及适宜度等级预测技术

为了弄清适宜稻曲病发生发展的气象条件以及对应的气象适宜度等级,提高水稻气象型病害防控能力,本文利用江苏省稻曲病大田调查资料,结合历史气象资料,通过评估发病敏感时段和致病风险,以及分析江苏省稻曲病最大成灾风险度出现日期以及空间分布情况,指出8月下旬为稻曲病高发期,对于发病风险高且程度重的沿淮、沿江以及江淮之间地区需要加强病害防御。在此基础上,综合考虑不同连续致病天数对稻曲病流行的影响,利用最优化技术,构建了综合稻曲病指数,并划分气象条件适宜度等级。通过单站和多站检验发现该指数对"中等、大流行"发病实况的判定准确率极高,但容易高估"轻度流行"的程度。     

韭菜迟眼蕈蚊紫外敏感视蛋白基因的克隆及光强度对其表达量影响

为明确韭菜迟眼蕈蚊Bradysia odoriphaga紫外敏感视蛋白基因Bo-uv的作用及其与趋光性的关系,利用常规PCR方法克隆获得Bo-uv基因的全长cDNA序列,分析了其敏感视蛋白的氨基酸序列与其它12种昆虫同源蛋白氨基酸序列之间的系统进化关系,运用qPCR技术检测了不同发育阶段、不同组织及不同光强度下Bo-uv基因的相对表达量。结果表明,Bo-uv基因cDNA全长2 757 bp,开放阅读框1 542 bp,编码514个氨基酸。韭菜迟眼蕈蚊紫外敏感视蛋白的氨基酸序列与其它12种昆虫同源蛋白的氨基酸序列一致性为21.93%～43.00%,与橘小实蝇Bactrocera dorsalis的氨基酸序列同源性最高。Bo-uv基因在韭菜迟眼蕈蚊蛹末期、成虫期表达,在成虫头部的相对表达量较高。在0～10 000 lx光强范围内雌、雄成虫体内该基因的相对表达量均呈先增高后降低趋势。与对照相比,1 000 lx光强度下其相对表达量显著升高,10 000 lx时相对表达量显著降低。表明光强度能够有效地调控Bo-uv基因的表达,该基因在韭菜迟眼蕈蚊感知外界光刺激过程中具有重要作用。     

草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因家族的基因组鉴定及其表达特征分析

为明确重大入侵性害虫草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda CRAL_TRIO结构域基因的功能,利用同源比对法鉴定该害虫基因组中的CRAL_TRIO结构域基因,利用系统进化树和基因染色体定位探究其进化关系,使用数字基因表达谱分析其在不同发育阶段的表达情况,并采用反转录PCR技术分析19个CRAL_TRIO结构域基因在雌雄成虫不同组织中的表达特征。结果显示,从草地贪夜蛾基因组中鉴定到46个CRAL_TRIO结构域基因,所编码的氨基酸序列存在典型CRAL_TRIO结构域,且该结构域中有8个保守的氨基酸位点。系统进化树和基因染色体定位分析表明,多数草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因通过基因复制进化而来。基因表达谱分析发现,草地贪夜蛾CRAL_TRIO结构域基因在不同发育阶段的表达可聚为2组,其中一组在幼虫前期高表达,另一组在6龄幼虫期、蛹期和成虫期高表达。挑选验证的CRAL_TRIO结构域基因大部分在触角和脑中高表达,有2个基因在触角中特异性表达,部分在复眼中具有较高的表达量,表明这些CRAL_TRIO结构域基因在草地贪夜蛾嗅觉和视觉行为调控中起重要作用。     

黏虫MagR和Cry2基因的时空表达分析

为了明确黏虫MagR、Cry2基因在定向行为中的作用,本研究采用基因序列分析及实时荧光定量技术,研究了黏虫MagR、Cry2基因的基因序列特征及其表达模式。结果表明,黏虫MagR基因编码131个氨基酸,蛋白分子量为14.17 kD,等电点为9.3,具有多个铁硫簇结合位点;黏虫Cry2基因编码757个氨基酸,蛋白分子量为87.04 kD,等电点为8.73。羽化后不同日龄迁飞型黏虫成虫各部位Cry2基因表达量存在显著差异。羽化后3 d成虫头部和胸部Cry2基因表达量显著高于其他日龄。迁飞型黏虫成虫羽化后不同日龄各部位MagR的表达量具有显著性差异;5 d时各部位的表达量达到最高,各日龄头部和胸部的表达量均显著高于腹部。