滞育七星瓢虫酰基辅酶AΔ11去饱和酶基因的克隆及表达分析

去饱和酶（Fatty acid desaturase,FAD）是生物体不饱和脂肪酸合成中的关键酶,酰基辅酶AΔ11去饱和酶基因是其中重要的一种。本试验基于七星瓢虫Coccinella septempunctata L.转录组数据,利用RT-PCR和RACE技术从滞育七星瓢虫中克隆得到酰基辅酶AΔ11去饱和酶基因全长,并命名为CsFadΔ11（GenBank登录号：MF458996）,该基因全长1447 bp,开放阅读框（ORF）1095 bp,编码364个氨基酸,预测蛋白质分子量为42.99 kD,等电点（pI）为8.87,无信号肽。氨基酸序列分析结果表明,CsFadΔ11有3个组氨酸富集区和6个跨膜结构域,与膜翅目的内华达古白蚁Zootermopsis nevadensis同源性较高。利用实时荧光定量PCR技术研究其时间表达模式,发现CsFadΔ11基因在七星瓢虫初羽化、滞育诱导10 d、滞育诱导20 d、滞育初期、滞育后期、滞育解除期以及正常发育状态下均有所表达,且在滞育早期表达量最高,其次是在滞育解除个体中。其整体表达趋势与相应时期脂积累变化情况基本相符,推测CsFadΔ11基因参与七星瓢虫脂积累调控,并进一步影响七星瓢虫滞育。     

七星瓢虫保幼激素环氧水解酶基因克隆及表达分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)可以调控昆虫滞育,保幼激素环氧水解酶(juvenile hormone epoxide hydrolase, JHEH)是调节保幼激素代谢的关键酶之一。为探索JHEH在七星瓢虫Coccinella septempunctata L.滞育中的调控作用,利用RT-PCR和RACE技术克隆获得七星瓢虫JHEH全长基因,命名为Csjheh(GenBank登录号:MH932586),该基因cDNA全长2 077 bp,开放阅读框(ORF)1 380 bp,编码459个氨基酸,预测蛋白质分子量为51.39 kD,理论等电点(pI)为8.79。疏水性分析结果显示该基因具有典型环氧水解酶的N末端疏水结构。氨基酸序列比对结果表明,Csjheh与中欧山松大小蠹、赤拟谷盗、丽蝇蛹集金小蜂、内华达古白蚁保幼激素环氧水解酶同源性达到64.24%。利用实时荧光定量PCR技术研究其时空表达模式,结果表明Csjheh基因在七星瓢虫成虫初羽化阶段表达量较高,滞育诱导条件下表达量呈先下降后上升的趋势,滞育60 d时与初羽化阶段接近。本研究结果对揭示JHEH参与JH的调控作用,进而调控昆虫滞育提供了理论参考。     

苹果酸脱氢酶与异柠檬酸脱氢酶在滞育七星瓢虫中的差异表达

为分析七星瓢虫滞育相关蛋白质的类别和功能,在滞育调控及滞育后生物学研究的基础上,应用双向电泳、质谱分析(ESI-QUAD-TOF)、生物信息学等蛋白质组学方法,对表达量存在2倍及以上差异且差异显著的蛋白点进行鉴定。应用Mascot软件进行数据库检索,根据数据的匹配程度鉴定蛋白质。所得蛋白质中,参与三羧酸循环的两种关键酶呈现差异性表达,其中苹果酸脱氢酶(gi|212508346)呈上调表达,异柠檬酸脱氢酶(gi|21392222)则呈下调表达。苹果酸脱氢酶的增加,推测与滞育状态下的生理需求相关:一方面与昆虫对NAD的合成和利用有关,另一方面或是七星瓢虫应对滞育环境条件的一种应激方式,与正常个体的代谢通路相比,滞育个体开启了另外的代谢通路以适应环境条件的改变。异柠檬酸脱氢酶作为三羧酸循环中起关键调节作用的限速酶,在滞育个体中下调表达,或反映了三羧酸循环整体速率的降低,表现在滞育七星瓢虫体内维持了低水平的能量代谢。本文的研究结果,为从蛋白质水平深入揭示七星瓢虫滞育调控及其机理提供一定的参考。     

龟纹瓢虫胰岛素信号通路AKT、MAPK、RPS6KB基因序列结构与时空表达模式分析

为明确龟纹瓢虫Propylea japonica胰岛素信号通路中AKT、MAPK和RPS6KB三个基因的序列结构和时空表达模式,基于龟纹瓢虫全基因组序列数据,选取AKT、MAPK和RPS6KB三个基因全长进行序列结构分析,蛋白序列结构分析发现其分别编码522、332和375个氨基酸。利用qRT-PCR检测其在龟纹瓢虫雌虫不同发育时期（羽化后1、3、5、7 d）、不同组织（头、胸、腹、肠）中的表达模式,结果显示AKT、MAPK和RPS6KB基因表达量均在龟纹瓢虫雌虫羽化第7 d显著上调,并达到最高水平;AKT在雌虫羽化第1 d和3 d高表达部位均为头部,第5 d和7 d高表达部位分别为肠道和胸部;MAPK基因在龟纹瓢虫雌虫羽化第1 d、3 d、5 d和7 d,头部表达水平均显著高于胸、腹和肠道;RPS6KB基因在其羽化后第1 d、3d、5d和7d,腹部表达水平均显著高于头、胸和肠道。AKT、MAPK、RPS6KB基因在龟纹瓢虫不同发育时期及不同组织中的表达量存在差异,为进一步研究胰岛素信号通路在龟纹瓢虫生殖发育中的作用奠定了基础。     

茶足柄瘤蚜茧蜂脂代谢相关的滞育关联基因差异表达分析

本文对茶足柄瘤蚜茧蜂滞育组与正常发育组进行转录组测序,筛选差异表达基因,根据功能注释发现这些滞育关联基因主要与碳水化合物代谢、脂质代谢以及信号转导等途径相关。借助KEGG数据库,共筛选出滞育期间401个与脂代谢相关的差异基因,在滞育期间呈现不同程度的上调表达,涉及了脂肪酸生物合成、甘油脂代谢、类固醇生物合成等代谢途径,除与脂质合成相关的脂肪酸合成酶、超长链脂肪酸延伸酶基因上调表达外,与脂质分解相关的酶,如酯酶同样上调表达,可能与提高茶足柄瘤蚜茧蜂免疫力有关;与激素合成相关基因的上调表达,可能抑制茶足柄瘤蚜茧蜂卵巢发育。     

沙葱萤叶甲己糖激酶基因的克隆、相对表达量及RNA干扰效应

为揭示沙葱萤叶甲Galeruca daurica己糖激酶基因的功能,根据本课题组组装的沙葱萤叶甲转录组测序数据,应用cDNA末端快速扩增技术（rapid amplification of cDNA ends,RACE）克隆获得沙葱萤叶甲己糖激酶基因的cDNA全长序列,分析其编码蛋白的氨基酸序列与其它昆虫同源蛋白氨基酸序列之间的系统进化关系,采用实时荧光定量技术（real-time quantitative polymerasechain reaction,qPCR）测定不同发育阶段和不同温度下沙葱萤叶甲己糖激酶基因的相对表达量以及对RNA干扰的响应。结果表明,沙葱萤叶甲己糖激酶基因的cDNA全长为1 699 bp,开放阅读框长为1 479 bp,编码492个氨基酸;沙葱萤叶甲己糖激酶氨基酸序列与玉米根萤叶甲Diabrotica virgifera virgifera己糖激酶氨基酸序列一致性最高,为65.42%。己糖激酶基因在沙葱萤叶甲不同发育阶段均有表达,成虫滞育期间相对表达量维持在低水平,而滞育结束后相对表达量急剧上升达最高值。在0~40℃范围内,随着温度增加,己糖激酶基因在沙葱萤叶甲成虫体内相对表达量呈先升高后下降的趋势。采用RNA干扰技术沉默沙葱萤叶甲成虫己糖激酶基因2 d后,与对照相比,己糖激酶基因相对表达量下调90%以上,4 d后仍下调40%以上;该基因干扰后12 d内,沙葱萤叶甲成虫存活率下降了25%以上。表明己糖激酶基因可能在沙葱萤叶甲生长发育和滞育过程中起着重要作用。     

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。     

乙酰辅酶A羧化酶抑制剂的构效关系和抗性研究进展

乙酰辅酶A羧化酶(ACCase)抑制剂是以乙酰辅酶A羧化酶为作用靶标的一类除草剂.这类除草剂通过抑制真核型乙酰辅酶A生成丙二酰辅酶A的羧化反应,进而抑制植物脂肪酸的合成,多用于苗后有选择性地防除一年生禾本科杂草.本文综述了该类除草剂的作用机理、构效关系及在应用中的抗性研究进展.     

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。     

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。     

中华卵索线虫β-actin基因的克隆与分析

利用RACE技术克隆中华卵索线虫Ovomermis sinensisβ-actin基因,RT-PCR方法检测该基因在中华卵索线虫不同发育时期的表达情况。结果首次获得了中华卵索线虫β-actin基因全长cDNA序列。该基因cDNA全长1636bp,其中ORF长1131bp,编码376个氨基酸;5′UTR长137bp;3′UTR长367bp。由该cDNA推导的蛋白质序列与秀丽隐杆线虫Caenorhabditis elegans、人类等物种的β-actin蛋白序列相似性均在95%以上。系统进化树显示其系统发育关系与传统的分类关系基本一致。β-actin基因在不同发育时期的线虫中持续恒量表达。由此推断中华卵索线虫β-actin基因具有高度保守性,可以作为生物物种进化的分子标志,且能较好反映物种间的系统发生关系,是量化实验的理想内标参照。     

淡紫拟青霉γ-actin基因cDNA全长的克隆与序列分析

利用同源克隆的策略对淡紫拟青霉(Paecilomyces lilacinus)γ-actin基因进行克隆,获得了淡紫拟青霉γ-ac-tin基因cDNA全长。该基因cDNA的ORF长1128bp,编码375个氨基酸,具有actin基因的保守特征序列。由该基因推导的氨基酸序列与多个子囊菌的γ-actin蛋白序列相似性达98%以上。系统进化树显示其系统发育关系与传统的分类关系基本一致。     

寄生于南方根结线虫卵的长梗木霉几丁质酶基因TlChi46的克隆

为进一步筛选高效寄生线虫真菌和阐明其寄生线虫卵的机理,本研究从湖北省烟草南方根结线虫雌虫分离到1株具高效生防潜力的菌株HBF1。形态学、rDNA-ITS和翻译延长因子tef1-α序列分析鉴定该菌为长梗木霉菌Trichoderma longibrachiatum,其对南方根结线虫卵第10 d寄生率为80.45%。通过简并引物设计和RACE技术克隆其几丁质酶基因,分析该基因序列及与其他几丁质酶的同源性。该菌是1株可以产生几丁质酶的南方根结线虫卵寄生真菌,第10 d几丁质酶的活性达到高峰,为24.88μmol/h/mL。本研究首次从长梗木霉HBF1菌株中克隆到1个几丁质酶基因TlChi46,该基因DNA全长1 793 bp,含3个内含子和1个1 272 bp的开放阅读框,编码423个氨基酸,理论分子量45.9 kDa,等电点5.23。同源性比对表明和昆虫寄生菌几丁质酶的亲缘关系较远。从长梗木霉HBF1中克隆得到的几丁质酶基因编码的几丁质酶的功能域可供进一步研究,高效产几丁质酶并有效寄生南方根结线虫卵的长梗木霉对南方根结线虫具有良好的生防潜力。     

柑橘大实蝇NPC2基因的序列分析和组织表达模式

柑橘大实蝇是柑橘上的重要害虫,主要为害柑橘果实。NPC2是一种小分子蛋白,参与了脊椎动物的脂质代谢,最近有研究表明,NPC2有着类似于昆虫气味结合蛋白的功能,参与了昆虫的化学通讯。为了明确NPC2基因在柑橘大实蝇成虫组织中的分布,本研究从柑橘大实蝇转录组中,鉴定了NPC2基因,命名为BminNPC2。通过生物信息学方法分析了该基因序列特征并构建了系统进化树,采用实时荧光定量PCR技术研究了BminNPC2基因在柑橘大实蝇成虫组织中的表达模式。结果表明:BminNPC2基因开放阅读框为456 bp,编码151个氨基酸,等电点为6.10,分子量大小为16.66 kD,含有6个半胱氨酸。BminNPC2基因在柑橘大实蝇头部(去掉触角)和腹部表达量最高。据此结果我们在文中对BminNPC2基因功能进行了简要讨论。     

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。     

玉米衰老相关蛋白基因ZmSAP的克隆与表达分析

利用立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)诱导胁迫下玉米高耐纹枯病自交系幼苗叶片所构建的cDNA文库中获得的EST序列,通过电子克隆和RT-PCR方法,结合cDNA末端快速扩增技术,从玉米叶片中分离克隆到衰老相关蛋白基因的全长cDNA序列,命名为ZmSAP(GenBank登录号:GU253311)。序列分析表明,ZmSAP全长1156bp,包含一个完整的603bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码200个氨基酸,相对分子量为21.92kD,等电点为10.38。该氨基酸序列与豌豆、挪威云杉、寄生藻等有不同程度的同源性且在不同物种间具有一个保守结构域,染色体定位发现该基因位于玉米第1条染色体上。荧光定量PCR分析表明,在高耐纹枯病自交系R15和高感纹枯病材料478中ZmSAP基因在病菌胁迫初期呈诱导表达,可能参与了病原菌诱导的细胞程序性死亡过程,说明该基因与纹枯病菌胁迫响应机制密切相关。     

黏虫保幼激素环氧水解酶基因MsJHEH2的克隆与生物学功能

保幼激素环氧水解酶（juvenile hormone epoxide hydrolase,JHEH）是调控保幼激素（juvenile hormone,JH）滴度的重要降解酶。本文在黏虫体内克隆得到一条具有EHN环氧水解酶超家族结构域的保幼激素环氧水解酶MsJHEH2基因cDNA序列（GenBank登录号：MT802192）,长度1533 bp,开放阅读框（ORF）为1389 bp,编码462个氨基酸,推测分子量和等电点分别为52.42 kDa和7.07。表达模式分析发现,MsJHEH2在黏虫各个龄期与组织中均有表达,其中在蛹期和中肠中表达量最高。RNA干扰处理4龄幼虫6 h后的基因沉默效率最高,为64.86%,此时黏虫体内JH滴度上升为对照的1.58倍。该基因沉默后对黏虫无明显致死作用,但导致其蛹历期延长、羽化率降低。本研究表明MsJHEH2可以通过调节JH含量进而影响黏虫生长发育进程。