悬铃木方翅网蝽非典型气味受体基因CcilOrco的克隆与序列分析

为进一步研究悬铃木方翅网蝽Corythucha ciliate嗅觉通讯分子机制和寻求新的悬铃木方翅网蝽防治技术,本研究克隆了悬铃木方翅网蝽的非典型气味受体基因CcilOrco,并对其序列进行生物信息学分析。根据GenBank中已发表的半翅目昆虫非典型气味受体家族基因的氨基酸保守序列设计简并引物,采用RT-PCR方法扩增目的基因,将其克隆至pEASY-Blunt载体并测序。将克隆获得悬铃木方翅网蝽非典型气味受体Orco的cDNA序列命名为CcilOrco(GenBank登录号:MF564288),序列分析结果显示,CcilOrco开放阅读框长1 419bp,编码472个氨基酸。预测其分子量为53.25kD,等电点为6.22,序列中有7个跨膜区,N-端在细胞膜内,C-端在细胞膜外。通过在GenBank中进行序列的同源性比较,该基因与已公布的半翅目昆虫的非典型气味受体基因序列有较高的同源性。克隆所获得的基因属于非典型气味受体家族基因。qPCR结果显示CcilOrco主要在雌雄成虫触角中高表达。     

双委夜蛾非典型嗅觉受体Orco的克隆、分子特征及表达

为了解新发现的农业害虫双委夜蛾Athetis dissimilis(Hampson)非典型嗅觉受体Orco的分子特征与表达,通过分析转录组数据并利用RT-PCR技术克隆了双委夜蛾Orco基因,并采用实时定量PCR技术研究了该基因的组织表达谱。结果显示,双委夜蛾非典型嗅觉受体Orco基因开放阅读框全长1 422 bp,编码473个氨基酸,经氨基酸结构预测具有7个跨膜区,N端在膜内,C端在膜外;该基因编码的氨基酸序列与其它昆虫Orco序列相似性极高,因此将该基因命名为Adis Orco(Gen Bank登录号:KR632987),此氨基酸序列C末端第6跨膜区和第7跨膜区之间以及第7跨膜区的序列保守性最高;PCR结果显示,Adis Orco主要在成虫触角中表达,且在雄蛾触角中的表达量是雌蛾触角中的4.2倍,在足、翅、下唇须和喙等组织中也有少量表达。     

豌豆蚜特异性扩张分支气味受体基因的克隆及表达分析

豌豆蚜Acyrthosiphon pisum气味受体家族存在明显扩张现象,推测在豌豆蚜寄主适应过程中起着重要作用。本研究旨在克隆豌豆蚜特异性扩张分支上的气味受体基因,明确这些气味受体基因在不同组织中的表达水平。通过PCR技术克隆特异性扩张分支上气味受体基因的全长序列,采用实时荧光定量RT-qPCR技术测定这些基因在触角及足中的表达水平。克隆获得豌豆蚜特异性扩张分支中4个气味受体基因全长序列(GenBank登录号：OL739156-OL739159),分别编码374～376个氨基酸,序列相似性较高,为68.09%～83.11%,均具有7个跨膜结构域。荧光定量RT-qPCR结果显示ApisOR6、ApisOR8、ApisOR13和ApisOR14基因在豌豆蚜成虫触角及足中均有表达,其中ApisOR8、ApisOR13和ApisOR14基因在触角中偏好表达,ApisOR13基因在触角中的表达量最高。本研究为解析豌豆蚜特异性扩张气味受体的功能提供了分子基础。     

梨小食心虫气味受体GmolOR10基因克隆及表达谱分析

为研究梨小食心虫Grapholita molesta Busck嗅觉通讯分子机制,本研究应用RT-PCR克隆获得了梨小食心虫气味受体基因GmolOR10的完整开放阅读框,并对其序列结构进行了相关生物信息学分析,最后采用实时荧光定量PCR对GmolOR10在梨小食心虫成虫不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)与不同发育阶段的表达模式进行了定量分析。结果表明,GmolOR10编码区长1 194 bp,编码397个氨基酸,等电点和相对分子量分别为8.57和46.14 kD,有7个跨膜结构域。多序列比对与系统发育树结果显示GmolOR10与卷蛾科苹果蠹蛾Cydia pomonella CpomOR18和山毛榉卷叶蛾Cydia fagiglandana CfagOR18的氨基酸序列一致性较高,分别为84.38%和83.38%。GmolOR10在雄成虫触角中表达量较高,极显著高于雌虫触角(P<0.01),在雌、雄成虫头部也有较高的表达量,在成虫其他组织表达量很低。不同发育阶段的表达谱显示,GmolOR10在梨小食心虫的不同发育阶段均有表达,在成虫期的表达量最高(在雌雄成虫中的表达量均呈现出随着...     

黄野螟化学感受基因的鉴定与分析

昆虫的化学感受系统在昆虫的取食、交配等多种行为中发挥着重要作用。黄野螟Heortia vitessoides是一种寡食性害虫, 幼虫具有聚集性、暴食性等特点, 对土沉香Aquilaria sinensis危害严重。本研究使用高通量测序技术对黄野螟成虫触角和口器的转录组进行了测序, 共鉴定到124个化学感受基因, 包括50个气味受体(odorant receptor, OR)基因, 19个离子型受体(ionotropic receptor, IR)基因, 17个味觉受体(gustatory receptor, GR)基因, 19个气味结合蛋白(odorant binding protein, OBP)基因, 17个化学感受蛋白(chemosensory protein, CSP)基因和2个感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane protein, SNMP)基因。通过系统进化和差异表达分析, 对黄野螟化学感受基因的分化, 以及不同性别、不同组织间的表达差异进行系统性的研究。以气味受体为例, HvitOR42、HvitOR43和HvitOR48聚在传统的性信息素受体(pheromone receptor, PR)分支, 其中HvitOR42和HvitOR43在雄性成虫触角中特异性高表达, 这3个气味受体可能参与识别黄野螟雌性成虫释放的性信息素。此外, HvitOR20在雌性成虫触角中特异性高表达, 可能与雌性成虫交配和产卵等行为相关。本研究为进一步探究黄野螟的化学感受机制提供了分子基础, 为开发以化学生态学为基础的黄野螟绿色害虫防控技术提供了理论依据。     

茶翅蝽非典型气味受体基因的克隆及其生物信息学特征和组织特异性表达分析

为明确茶翅蝽Halyomorpha halys的非典型气味受体（odorant receptor co-receptor，Orco）基因的生物信息学特征和组织特异性表达谱，采用Trizol法提取茶翅蝽成虫触角的总RNA，利用RTPCR技术克隆其Orco基因，使用生物信息学软件对茶翅蝽Orco蛋白进行跨膜区域预测、结构分析和系统发育分析，并采用实时荧光定量PCR技术测定Orco的组织表达谱。结果表明，克隆获得茶翅蝽Orco基因并命名为Hhal Orco，该基因的开放阅读框全长1 428 bp，编码475个氨基酸。Hhal Orco蛋白的二级结构中，α螺旋占34.11%，无规则卷曲占36.84%，延伸链占29.05%；其分子质量为53.49 kD，等电点为6.16，无信号肽，是非分泌蛋白；有7个跨膜区，是疏水性蛋白，疏水性系数的平均值为0.297；预测的Hhal Orco蛋白为对称亚基构成的同源四聚体。系统进化分析发现，Hhal Orco与同为半翅目的荔蝽Tessaratoma papillosa亲缘关系最近。qPCR检测结果显示，Hhal Orco基因主要在雌雄成虫的触角中表达，在成虫的头、胸、腹、足中仅有微量表达。     

苹果蠹蛾瞬时感受器离子通道基因的克隆及温度胁迫表达分析

瞬时感受器离子通道(transient receptor potential,TRP)是影响昆虫温度感知系统的关键组成。为探讨苹果蠹蛾温度感知和温度适应的机理,本研究以苹果蠹蛾Cydia pomonella为研究对象,通过分子克隆获得TRPA家族中的CpPainless和CpWater_witch基因,进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR技术分析靶基因在高低温胁迫后的表达。结果表明,CpPainless基因编码938个氨基酸,N端有8个锚蛋白重复序列。CpWater_witch基因编码980个氨基酸,N端有10个锚蛋白重复序列,二者编码产物均有6个跨膜结构,具瞬时感受器离子通道家族成员结构典型特征。表达分析结果显示,和对照26℃相比,高低温胁迫1 h后,CpPainless在5龄幼虫雌虫体内的表达量显著下调,而5龄幼虫雄虫经低温胁迫1 h后CpPainless表达量显著上调,但高温胁迫1 h后表达差异不显著;CpWater_witch在雌雄虫体内均没有显著变化。研究结果为研究瞬时感受器离子通道在苹果蠹蛾温度感知中的作用奠定基础。     

谷胱甘肽S-转移酶基因在B型烟粉虱寄主转换中的差异比较

烟粉虱是一种世界性的重大农业害虫,其寄主范围十分广泛,对农作物危害严重。为研究GST基因家族在B型烟粉虱寄主转换中的响应机制,本文首先通过分析B型烟粉虱寄主转换后,23个GST基因表达量的变化,然后利用转录组数据、PCR、克隆、测序得到GST7基因全长,最后对GST7基因进行生物信息学分析。结果表明:烟粉虱GST7和GST13在辣椒寄主上的表达量与在原始寄主棉花上有显著差异,且GST7表达量上升了2.31倍;生物信息学分析结果显示GST7基因的开放阅读框全长657bp,编码219个氨基酸,没有信号肽,没有跨膜结构,理论等电点pI为4.81,其分子量为25.07kD,系统发育树分析表明GST7基因属于Delta亚家族。本研究发现GST7基因在烟粉虱适应不适寄主植物中起到一定作用,为将来RNAi研究GST7基因的功能奠定了基础。     

华北大黑鳃金龟气味受体OrCo基因的克隆及序列分析

嗅觉受体OrCo(olfactory receptor coreceptor)在不同昆虫体内高度保守,克隆华北大黑鳃金龟[Holotrichiaoblita(Falderman)]OrCo基因可以为进一步探索受体在气味识别过程中所起的作用和功能提供基础。本研究利用RT-PCR和RACE方法,克隆获得华北大黑鳃金龟OrCo受体基因cDNA全长序列。将该基因命名为Hobl/Or-Co。序列分析结果显示,Hobl/OrCo全长共1 598bp,开放阅读框全长1 434bp,编码477个氨基酸,序列中有7个跨膜区和高度保守的C端区域。Hobl/OrCo基因的氨基酸序列与近缘种铅灰齿爪鳃金龟嗅觉受体的同源性高达95.39%,与已经报道的其他昆虫的嗅觉受体同源性在76%以上,特别是在C端几乎完全一致。     

入侵害虫松树蜂嗅觉共受体SnocOrco基因的鉴定及其表达模式分析

为探究我国重大入侵害虫松树蜂Sirex noctilio的嗅觉分子机制，通过RT-PCR技术克隆松树蜂嗅觉共受体SnocOrco基因的cDNA全长序列，并进行生物信息学分析，且采用qPCR技术明确SnocOrco在组织中的特异性表达谱和时空表达特性。结果表明，SnocOrco基因（GenBank登录号：MK748989）开放阅读框全长1 446 bp，编码481个氨基酸，氨基酸序列具有7个跨膜螺旋结构和1个高度保守结构功能域Pfam：7tm_6。SnocOrco属于稳定的疏水性膜蛋白，同源性比对和系统发育分析结果显示，氨基酸序列与膜翅目、鳞翅目、鞘翅目和双翅目其它昆虫的Orco都具有很高的同源性，其中与麦茎蜂Cephus cinctus的CcinOrco同源性最高，达到87.14%，在系统发育树中聚为一支。qPCR结果显示，SnocOrco主要在雌、雄成虫触角中高表达，约为外生殖器中表达量的6 000倍和4 000倍，且在雌成虫中的表达量高于雄成虫中的表达量；在2~7日龄成虫触角中SnocOrco的相对表达量在2日龄时达到最高，之后随着日龄的增加呈下降趋势；昼夜节律显示，SnocOrco相对表达量从9：00—15：00呈先上升后下降的趋势，在11：00时达到最高。表明SnocOrco基因在松树蜂两性交流中起着重要作用。     

小菜蛾Toll-6基因的克隆及功能分析

为探究Toll-6基因在小菜蛾Plutella xylostella先天免疫中的功能,对克隆鉴定的Toll-6基因序列进行生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR检测Toll-6基因的时空表达模式及微生物侵染响应模式,体外验证其在微生物结合、病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern,PAMP）结合和细菌凝集等方面的功能。结果表明：Toll-6基因全长2 313 bp,编码770个氨基酸,预测Toll-6蛋白具有富含亮氨酸重复序列（leucine-rich repeats,LRR）胞外区、跨膜区和Toll/白介素-1受体同源（Toll/interleukin-1 receptor homologous,TIR）胞内等典型Toll受体家族特征;Toll-6基因在不同发育阶段及不同组织中均有表达,其中成虫期表达量最高,4龄幼虫期次之,在4龄幼虫中肠表达量最高;此外,苏云金芽胞杆菌Bacillus thuringiensis菌株Bt8010侵染小菜蛾4龄幼虫6 h后,Toll-6基因表达被显著抑制,而黏质沙雷氏菌Serratia marcesc...     

LncRNA在柑橘木虱与黄龙病病原菌互作中的差异表达分析及验证

为明确柑橘黄龙病的唯一自然传播媒介——柑橘木虱Diaphorina citri的长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA)是否参与调控黄龙病病原菌Candidatus Liberibacter asiaticus(CLas)的侵染及复制,采用生物信息学预测及PCR扩增方法进行lncRNA的预测、特征分析、验证及差异表达分析。结果显示,柑橘木虱的13个转录组RNA-Seq数据中共有10 192个lncRNA基因,对应15 747条lncRNA转录本;与蛋白质编码基因相比,柑橘木虱lncRNA具有更少的外显子数量和更短的转录本长度;随机选取的10条lncRNA基因中,有7条lncRNA基因在无菌柑橘木虱广州品系或赣州品系中有表达,其中1条lncRNA基因TCONS_00034665在无菌广州品系和无菌赣州品系中存在差异表达;带菌和无菌柑橘木虱成虫中预测获得2个差异表达的lncRNA基因TCONS_00096118和TCONS_00234564,实时荧光定量PCR验证发现TCONS_00234564与预测结果一致,在带菌柑橘木虱成虫中高表达。表明lncRNA参与了黄龙病病原菌与寄主柑橘木虱的互作。     

烟粉虱MED隐种蜕皮激素受体基因cDNA克隆、转录与组织表达

蜕皮激素受体(ecdysone receptor,Ec R)是调控昆虫蜕皮、变态和生殖等过程中基因表达的重要调控因子。为研究Ec R在烟粉虱Bemisia tabaci生长发育中的作用,利用RT-PCR和RACE等技术扩增了烟粉虱MED隐种Ec R基因的c DNA全长序列,并利用实时荧光定量PCR技术检测其在烟粉虱不同发育时期相对表达量的变化。Bt Ec R c DNA序列全长2 844 bp,含有一个1 518 bp的开放阅读框,共编码505个氨基酸,预测蛋白分子量为56 k D,等电点为6.43,含有特殊结构功能域:DNA结合域(DBD_Ec R)和配体结合域(LBD_Ec R),该序列编码的蛋白质序列与其它已报道的昆虫Ec R蛋白序列具有很高的相似性,命名为Bt Ec R(Gen Bank登录号:KR534774)。Bt Ec R在MED隐种若虫、雌成虫各发育时期均有表达,若虫期在伪蛹前期达到最高值,成虫期呈现先升高后降低的趋势,且在羽化后第7天达到最高值,约为羽化第1天的23倍。研究结果为揭示Bt Ec R在烟粉虱整个生长发育过程中的作用提供了重要依据。     

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。     

花椒窄吉丁气味结合蛋白AzanOBP5的克隆与表达

为进一步明确花椒窄吉丁Agrilus zanthoxylumi气味结合蛋白AzanOBP5在昆虫嗅觉识别过程中的功能,基于花椒窄吉丁转录组数据(SUB6796283)利用cDNA末端快速扩增技术对花椒窄吉丁气味结合蛋白基因AzanOBP5进行全长克隆并进行生物信息学分析;通过实时荧光定量检测技术测定基因AzanOBP5在成虫不同组织中的表达情况。结果显示,克隆获得基因AzanOBP5全长740bp(GenBank登录号为MT318834),5''端非编码区为172bp,3''端非编码区114bp,开放阅读框453bp,编码150个氨基酸。序列分析表明,AzanOBP5氨基酸序列与苹果小吉丁Agrilus mali AmalOBP5的氨基酸序列一致性最高。成功构建pET-21a-AzanOBP5重组质粒并在大肠杆菌Escherichia coli中表达,经过诱导和纯化条件的优化及Western blot鉴定,得到的融合蛋白His-AzanOBP5大小符合预期。基因AzanOBP5在雌雄成虫的不同组织中均有表达,其中在成虫腹部的表达量最高。表明花椒窄吉丁气味结合蛋白基因AzanOBP5除参与嗅觉识别过程外,还可能具有其他生理功能。     

粘虫脂动激素基因MsepAKH1的克隆与成虫期表达模式分析

为明确脂动激素基因AKH在粘虫Mythimna separata(Walker)能源代谢过程中的作用,采用RT-PCR和RACE技术克隆得到粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA全长,并通过实时荧光定量PCR技术测定该基因在成虫期的组织与发育阶段表达模式。结果表明,粘虫脂动激素基因MsepAKH1的cDNA序列全长为449 bp,GenBank登录号为KP979739.1,开放阅读框为207 bp,编码68个氨基酸,具有昆虫脂动激素基因家族典型的结构特征;预测该基因编码的MsepAKH1蛋白分子量为7.61 kD,等电点为8.46,MsepAKH1的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta、二化螟Chilo suppressalis、小菜蛾Plutella xylostella、棉铃虫Helicoverpa armigera、家蚕Bombyx mori的AKH氨基酸序列同源性较高。MsepAKH1基因在粘虫初羽化雌蛾不同组织间的表达量差异显著,主要在头部和飞行肌内表达,分别约为同日龄雌蛾脂肪体内表达量的15.4倍与8.1倍,在脂肪体、卵巢与中肠内的表达量显著降低。对不同日龄雌蛾头部和飞行肌内的表达量检测发现,在7日龄雌蛾头部和3日龄雌蛾飞行肌内的表达量分别显著高于其它日龄雌蛾相同组织中的表达量,分别约为初羽化雌蛾相同组织表达量的2.4倍与1.6倍。表明MsepAKH1基因的表达因粘虫雌蛾组织与日龄间的不同而呈现动态变化。