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...     

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。     

黏虫CYP9A134基因的克隆及其解毒功能

昆虫体内的细胞色素P450酶系统在昆虫解毒过程中发挥着重要作用。本次试验通过转录组测序获得一条新的黏虫P450基因,经国际委员会命名为CYP9A134（登录号为MT990973）。该序列全长为1801 bp,开放序列长度为1596 bp,编码531个氨基酸,分子质量为61.42 kDa,等电点为4.90。在黏虫幼虫阶段用2.5%高效氯氟氰菊酯和20%氯虫苯甲酰胺诱导时该基因表达量会有不同程度上升,最高的可分别达对照组的2.6倍和6.5倍。RNA干扰后,该基因表达量最低下降了70%,以上2种杀虫剂LD30杀虫效果分别提高了13%和25%;在黏虫成虫阶段用20%氯虫苯甲酰胺LD30诱导时,该基因表达量最高可达7.8倍。RNA干扰后,该基因表达量最低下降了61%,LD30剂量的氯虫苯甲酰胺杀虫效果提高26%。结果表明,该基因可能在杀虫剂诱导的解毒代谢过程中发挥重要作用。     

Met基因在黏虫生殖中的功能分析

保幼激素(juvenile hormone, JH)是由咽侧体分泌的倍半萜类化合物,可以调控昆虫的很多生理过程,如发育、变态、生殖等。作为bHLH-PAS(helix-loop-helix-Per-ARNT-Sim)转录因子家族成员之一的methoprene-tolerant (Met)是JH的受体,在JH的信号传导过程中有非常重要的作用。本研究通过实时荧光定量PCR结合RNAi技术测定了沉默Met基因后黏虫Mythimna separata的Vg基因表达、卵巢发育和生殖行为,旨在探究Met基因在黏虫生殖过程中的功能。结果表明当Met基因沉默后,与卵巢发育密切相关的卵黄原蛋白(vitellogenin, Vg)基因表达量下调了50%,从而显著抑制了卵巢发育,并导致产卵显著延迟、产卵历期显著缩短,产卵量显著下降。结果表明Met基因是黏虫生殖发育过程中的关键受体基因,它通过调节后续Vg的表达和沉积,来达到控制卵巢发育,从而调控生殖作用。     

紫外胁迫对棉铃虫成虫保幼激素的影响

采用高效液相色谱法,测定了紫外(Ultraviolet,UV)胁迫对棉铃虫体内保幼激素JHI、JHII和JHIII的影响。结果表明:棉铃虫体内JHI、JHII和JHIII的滴度均随着日龄的变化发生了显著的改变,与1日龄相比,CK、1h/d、5h/d组在2、3、4日龄时的JHI、JHII和JHIII滴度均升高,其中1h/d和5h/d组的JHI、JHII和JHIII滴度在2日龄时达到最高值,且达到显著水平,然后均随着日龄的增大逐渐下降,9h/d组JHI、JHII和JHIII滴度则随着日龄的增大显著降低;棉铃虫体内JHI、JHII和JHIII的滴度随着UV照射时间的延长均发生了显著的变化,当照射时间为5h/d和9h/d时,2～5日龄棉铃虫体内的JHI、JHII和JHIII滴度显著低于对照水平,不同日龄虫体内的JHI、JHII和JHIII滴度均在9h/d时达到最低;此外,日龄与UV照射的交互作用均达到显著水平。     

黏虫丝氨酸蛋白酶抑制剂基因的克隆及抗球孢白僵菌功能分析

为探究丝氨酸蛋白酶抑制剂（serine protease inhibitor,Serpin）基因在黏虫Mythimna separata生长发育及免疫防御等过程中发挥的作用,在黏虫转录组中获得Serpin基因的cDNA序列,采用实时荧光定量PCR技术分析Serpin在黏虫不同发育阶段和不同组织中的表达水平,并通过RNA干扰技术分析Serpin在黏虫抗球孢白僵菌Beauveria bassiana过程中发挥的作用。结果显示,获得2个黏虫Serpin基因,命名为MsSerpin-4和Mserpin-5,其cDNA全长序列分别为1 938 bp和2 618 bp,开放阅读框分别为1 188 bp和1 197 bp,分别编码395个和398个氨基酸,GenBank登录号分别为MZ577062和MZ577063。2个基因在黏虫不同龄期和不同组织内均有表达,在成虫期的相对表达量最高,在1龄幼虫期的相对表达量最低;在中肠中的相对表达量最高,在唾腺中的相对表达量最低。RNA干扰6 h时对MsSerpin-4和Mserpin-5表达的抑制效果最好,抑制率分别为52.57%和49.15%;MsSerpin-4和Mserpin-5的表达被抑制后,黏虫对球孢白僵菌更敏感,校正死亡率分别提高了31.47%和14.62%。表明黏虫2个MsSerpin均参与了被球孢白僵菌侵染后的免疫反应,可为后续黏虫的生物防治提供新靶标。     

黏虫生殖相关脂蛋白受体基因的克隆与时空表达分析

为明确脂蛋白受体（lipophorin receptor,LpR）在黏虫Mythimna separata生殖中的潜在作用,采用反转录PCR技术克隆黏虫的2个LpR基因cDNA序列,并采用实时荧光定量PCR技术分析其在黏虫雌虫不同发育时期和组织中的时空表达谱。结果表明,从黏虫中克隆得到的2个LpR基因分别命名为MsLpR-1和MsLpR-2,其开放阅读框分别为1 857 bp和1 935 bp,分别编码618个和644个氨基酸;且均具有LpR家族典型的5个结构特征,其区别位于表皮生长因子前体同源结构域和O-糖链连接结构域之间插入或缺失29个氨基酸。MsLpR-1和MsLpR-2基因在黏虫雌虫不同发育阶段均有表达,在5日龄雌成虫中的表达量最高,分别是1日龄雌蛹中表达量的2.70倍和3.72倍。2个LpR基因均在雌成虫卵巢和中肠中显著上调表达,其中MsLpR-1基因在卵巢和中肠中的表达量分别是头部表达量的67.28倍和222.15倍,而MsLpR-2基因在卵巢和中肠中的表达量分别是头部表达量的5.27倍和5.64倍,此外MsLpR-2基因还在脂肪体和胸部中显著上调表达,其表达量分别是头部表...     

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...     

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。     

黏虫热休克蛋白Hsp90基因的克隆及不同温度对其诱导反应

热休克蛋白是昆虫体内一种很重要的抗逆蛋白,Hsp90是热休克蛋白家族中的重要成员。本试验利用高通量测序法获得Hsp90的c DNA的全长序列,通过Real-time PCR探讨黏虫各龄期、组织和黏虫3龄幼虫受到不同高、低温胁迫不同时间的Hsp90基因的相对表达量。在黏虫体内得到Hsp90的c DNA全长序列(Gen Bank登录号MF773751)2422 bp,命名为Ms Hsp90,编码717个氨基酸,分子量约为82.576 ku,等电点是4.98,序列包含有Hsp90的保守序列,与鳞翅目夜蛾科的甜菜夜蛾、苜蓿夜蛾、斜纹夜蛾亲缘关系较近,且氨基酸序列相似性都在98%以上。Real-time PCR结果显示黏虫的不同发育阶段和组织中均有Ms Hsp90表达,其中2龄幼虫和后肠的相对表达量最高。40℃处理6 h的相对表达量最高,处理12、24、48 h时,20℃的相对表达量最高。上述分析可知,Ms Hsp90相对表达量的高低表明在黏虫不同组织,不同发育阶段和不同时间、温度处理中发挥的作用存在差异。     

伞裙追寄蝇对黏虫幼虫的寄生功能反应

室内条件下研究了伞裙追寄蝇(Exorista civilis Rondani)对黏虫[Mythimna separata(Walker)]幼虫的寄生功能反应。结果表明,伞裙追寄蝇功能反应曲线在15~35℃内为HollingⅡ型,随着寄主黏虫数量的增加,伞裙追寄蝇寄生量呈上升趋势,当寄主数量增加到一定数量时,其寄生量趋于稳定。23℃时拟合方程为Na=0.803 3 N/(1+0.803 3×0.015 4 N),1头伞裙追寄蝇雌蝇寄生1头黏虫幼虫所需时间为0.803 3h。伞裙追寄蝇的自身密度对寄生有干扰作用,可用Hassell-Varley模型E=0.553 3 P-1.565 5表示,由此公式可以得出,伞裙追寄蝇的发现域与其自身密度成反比增加,寄生蝇相互之间的干扰效应降低了寄生效能。     

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。     

黏虫几丁质酶MsCHT7基因的克隆、表达及蜕皮激素的调控

几丁质酶是几丁质水解的关键酶,在昆虫生长发育中具有重要作用。本试验通过高通量转录组测序获得黏虫几丁质酶基因cDNA序列MsCHT7（GenBank登录号MG551526）。cDNA全长3360 bp,包含一个长度为2970 bp的开放阅读框,编码989个氨基酸,具有1个糖苷水解酶18家族高度保守序列,2个Glyco_18催化结构域和1个几丁质结合结构域ChtBD2。通过基因表达水平研究发现,黏虫MsCHT7基因在不同发育阶段和不同组织中均有表达,且具有差异性。预蛹期和表皮MsCHT7基因表达量最大,蛹期最后1 d和成虫表达量较高,且幼虫各龄期最后1 d表达量均高于第1 d表达量。20E（20-羟基蜕皮酮）处理幼虫后,不同时间点MsCHT7基因表达量存在显著差异,在1～24 h基因表达量随时间逐渐升高,24 h时最高,之后表达量迅速降低。4种不同浓度20E处理后,MsCHT7基因表达量存在一定差异,当浓度为10 μg/μL时,MsCHT7基因表达量最大。通过生物学观察发现,不同浓度20E处理后5龄幼虫蜕皮时间均提前。由于MsCHT7基因表达量受蜕皮激素调控,MsCHT7可能在黏虫蜕皮过程中发挥一定作用。     

粘虫过氧化物酶MsPOD基因的克隆及不同温度胁迫的诱导效应

过氧化物酶（POD）是昆虫体内一种很关键的抗氧化酶,在维持昆虫体内氧化还原的动态平衡及保护昆虫免受氧化损伤方面起到重要的作用。本试验通过转录组测序方法获得一条粘虫过氧化物酶基因的cDNA序列,该序列命名为MsPOD（GenBank登录号：MH606240）。该序列全长2433 bp,开放阅读框长度为2061 bp,编码686个氨基酸组成的多肽,分子量约76.1 ku,等电点5.68,具有1个标志性的动物亚铁血红素过氧化物酶细胞粘附蛋白结构域。氨基酸序列比对表明,MsPOD的氨基酸序列与鳞翅目夜蛾科其他昆虫亲缘关系较近,其中与棉铃虫POD氨基酸序列同源性最高,达92%。基因表达水平研究发现,MsPOD基因在不同发育阶段和不同组织中差异表达,在蛹期和唾腺中表达量最高。温度梯度诱导后,MsPOD基因在不同时间点的表达量具有显著差异,经35℃下12 h处理后表达量最高。研究结果为进一步研究过氧化物酶在昆虫体内的保护性作用以及利用该基因进行分子设计来防治粘虫奠定理论基础。