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。     

梨小食心虫卵黄原蛋白基因的鉴定及表达分析

为明确重要果树害虫梨小食心虫(Grapholita molesta)卵黄原蛋白(Vitellogenin,Vg)基因功能及其生殖调控机制,为GmVg基因功能的深入研究奠定理论基础,克隆鉴定了梨小食心虫卵黄原蛋白基因(GmVg)并进行生物信息学分析,通过qRT-PCR分析GmVg在梨小食心虫不同发育时期、不同性别和不同组织的表达模式。结果表明,GmVg基因全长5 573 bp,开放阅读框(ORF)5 364 bp,编码1 787个氨基酸,信号肽长度为15个氨基酸,分子式为C₉₀₄₁H₁₄₀₉₀N₂₅₄₄O₂₇₄₃S₅₇;氨基酸组成中丙氨酸(Ala)、谷氨酸(Gln)和丝氨酸(Ser)占比最大,分别为8.2%、7.9%和7.8%,酸性残基的数量(Asp+Glu)为187个,碱性残基的数量(Arg+Lys)为204个,预测蛋白质分子质量和等电点分别为204.1 ku和8.79,具有Vitellogenin-N、DUF1943和VWD共3个典型保守结构域。GmVg成虫期的表达量显著高于...     

光周期对莲草直胸跳甲生长发育和繁殖的影响

为明确莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila Selman et Vogt的生态适应性,提高其对恶性杂草喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides(Martius)的生物防治效率,研究了7组不同光周期对其生长发育和繁殖的影响。结果表明:不同光周期处理下,莲草直胸跳甲卵的孵化历期差异显著,在L∶D=12 h∶12 h时孵化历期最短,为4.33 d;其化蛹率无显著差异。相较于短光期,长光期条件更适合其幼虫生长发育。随着光照时数的增加,莲草直胸跳甲成虫寿命、产卵历期、雌虫产卵量呈明显单峰趋势,光周期为L∶D=12 h∶12 h时,成虫寿命和产卵历期最长,分别为41.8 d和34.0 d;光周期为L∶D=8 h∶16 h时,雌虫产卵量最高,为98.5块。不同光周期处理下其成虫后代的孵化率均高于85%,各处理间均无显著差异。在7组光周期处理下,莲草直胸跳甲均未出现生长与生殖停滞及大量死亡现象。生命表分析结果显示,光周期为L∶D=12 h∶12 h时,莲草直胸跳甲种群的净增殖率、平均世代周期及内禀增长率均最高,分别为386.88、45.36和0.13;而种群增殖时长最短,为5.27 d。表明光周期为L∶D=12 h∶12 h时最适合莲草直胸跳甲生长发育和繁殖。     

饥饿程度及取食不同植物对莲草直胸跳甲消化酶的影响

为明确莲草直胸跳甲Agasicles hygrophila成虫消化酶的作用,分别采用3,5-二硝基水杨酸法、福林-酚法、碘-淀粉比色法测定其取食喜旱莲子草、莙荙及饥饿48 h后纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的变化,以及饥饿不同时间对3种消化酶的影响。结果表明,取食不同植物后,莲草直胸跳甲成虫的纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶活力差异显著,其中取食莙荙后其体内纤维素酶(葡聚糖外切酶、葡聚糖内切酶、β-葡萄糖苷酶)和淀粉酶活力最高,分别为3.07、6.63、6.79、23.48 U/mg,是对照的1.21、3.18、2.43和1.34倍;取食喜旱莲子草后其蛋白酶活力最高,为25.09μg·mg~(-1)·min~(-1)。饥饿不同时间对莲草直胸跳甲成虫体内纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶活力有显著影响,随着饥饿时间的延长,纤维素酶、淀粉酶活力均逐渐降低,而蛋白酶活力呈先升高后降低的趋势,饥饿36 h对成虫蛋白酶活力的促进作用最强,为20.64μg·mg~(-1)·min~(-1),是对照的1.11倍;饥饿60 h后其蛋白酶活力最低,仅为10.17μg·mg~(-1)·min~(-1)。表明饥饿初期对莲草直胸跳甲成虫消化酶起促进作用;取食莙荙后可增强其体内淀粉酶、纤维素酶的分解作用,取食喜旱莲子草可增强其体内蛋白酶活力。