星豹蛛PaCYP3001U16基因的克隆与表达分析

为探究细胞色素P450基因在星豹蛛Pardosa astrigera体内的表达特性及对溴氰菊酯胁迫的响应,采用反转录PCR技术克隆其细胞色素P450基因并进行序列分析,采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR,RT-qPCR)技术分析其在星豹蛛各发育阶段及雌雄成蛛不同部位的表达水平,同时分析其在溴氰菊酯不同浓度胁迫下和不同处理时间后的表达模式。结果显示,在星豹蛛雌成蛛中克隆得到1个细胞色素P450基因,其开放阅读框为1 473 bp,编码490个氨基酸,命名为PaCYP3001U16(GenBank登录号为MZ643213)。PaCYP3001U16基因在星豹蛛各发育阶段均有表达,其中在成蛛期的表达量最高,在6龄幼蛛期的表达量最低;该基因在雌雄成蛛腹部的表达量显著高于在头胸部及足部的表达量。星豹蛛雄成蛛经LC10(5.151 mg/L)、LC30(8.619 mg/L)和LC50(12.311 mg/L)溴氰菊酯处理12 h,PaCYP3001U16基因的表达量均被抑制,且在LC50处理下表达量最低。PaCYP3001U16基因经LC30溴氰菊酯处理...     

亚致死剂量氟啶虫胺腈对灰飞虱细胞色素P450的影响

为明确氟啶虫胺腈对灰飞虱Laodelphax striatellus细胞色素P450的影响,评估其抗药性风险,采用点滴法、酶活力分析法和实时荧光定量PCR法分别测定了氟啶虫胺腈对灰飞虱的毒性及对其细胞色素P450酶活力和P450基因表达量的影响。结果表明,氟啶虫胺腈对灰飞虱的致死中量LD_(50)随着虫龄的增加而升高,1~5龄若虫的LD_(50)为0.10~0.94 ng/头,雌、雄成虫的LD_(50)分别为1.09 ng/头和1.07 ng/头。氟啶虫胺腈对4龄若虫的亚致死剂量LD_(10)、LD_(30)和LD_(50)分别为0.17、0.41、0.76 ng/头,处理灰飞虱4龄若虫后可将其体内P450酶活力分别显著提高1.60、1.97和1.22倍;而各处理响应的P450基因的种类和数量不同,但相对表达量均受到诱导;CYP4DE1、CYP426A1、CYP303A1、CYP4C、CYP6FK1和CYP4C71v2的相对表达量表现出时间效应,表达量高峰在处理后24 h或48 h。表明不同亚致死剂量的氟啶虫胺腈在特定时间点可提高相应的细胞色素P450基因表达量,从而使酶蛋白量增加,可能导致灰飞虱体内细胞色素P450酶活力上升。     

禾谷缢管蚜气味降解酶鉴定及其与关键信息化学物质的分子对接

为探究禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi气味降解酶(odorant degrading enzyme,ODE)与关键信息化学物质的作用模式,从其触角转录组中筛选属于ODE的细胞色素P450与谷胱甘肽-S-转移酶,利用IQ-tree 2.1.1软件构建进化树;根据FPKM值筛选出高表达蛋白,用SWISS-MODEL软件进行同源建模;并应用AutoDock软件与寄主植物挥发性气味和信息素进行分子对接。结果表明,筛选获得禾谷缢管蚜细胞色素P450基因30个,谷胱甘肽-S-转移酶基因10个,且40个基因均有完整的开放阅读框;根据FPKM值筛选出9个在禾谷缢管蚜触角表达量较高的基因,其中同源建模成功的有5个;同一蛋白与不同气味分子结合时,结合能有差异;结构相似的气味分子与不同蛋白结合时,结合位点与结合能相似。表明与气味结合蛋白相比较,禾谷缢管蚜ODE对气味分子的选择特异性较低。     

四种P450基因调控小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的抗性

为研究CYP6家族P450基因在小菜蛾Plutella xylostella代谢氯虫苯甲酰胺中的作用,利用浸叶法测定不同小菜蛾种群3龄幼虫对氯虫苯甲酰的抗性水平,采用实时荧光定量PCR(quantitative realtime PCR,q RT-PCR)方法分析CYP1v3、CYP1v4、CYP6B6和CYP6f这4种P450基因在小菜蛾不同抗性种群体内的表达差异及杀虫剂的短期诱导效应,并通过RNA干扰技术沉默4种P450基因后分析小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的敏感性。结果显示,4种P450基因在中等抗性水平小菜蛾种群体内高表达;氯虫苯甲酰胺处理可诱导4种基因显著上调表达。分别沉默4种P450基因后,处理组小菜蛾的P450酶活力显著下降37.60%～54.82%,且处理组小菜蛾的死亡率显著高于对照组;同时沉默4种基因处理组的小菜蛾P450酶活力显著低于其他各处理组。表明4种P450基因可能同时参于小菜蛾对氯虫苯甲酰胺的代谢。     

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。     

氯虫苯甲酰胺和氟虫腈对黏虫细胞色素P450基因表达的影响

为筛选出黏虫Mythimna separata参与杀虫剂解毒代谢的主效细胞色素P450基因,采用叶片浸渍法测定了用于处理黏虫3龄幼虫的亚致死浓度,通过构建转录组测序文库并结合数字基因表达(digital gene expression,DGE)对不同处理的黏虫进行测序,并运用实时荧光定量PCR(realtime quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)技术验证12个P450基因的表达情况。结果表明,用于处理黏虫的氯虫苯甲酰胺和氟虫腈亚致死浓度LC_(10)分别为0.15、13.66 mg/L;对照样品、氟虫腈处理样品和氯虫苯甲酰胺处理样品分别获得59 521 504、64 838 148和41 722 990个原始序列数据,分别获得57 441 216、62 368 912和40 285 164个过滤后的序列数据;过滤后的序列长度分别为8.62、9.36和6.04 G;碱基错误率均为0.02%;Phred数值大于20、30的碱基占总碱基的百分比均高于90.59%;鸟嘌呤+胞嘧啶(guanine cytosine,GC)含量分别为47.16%、48.94%和47.55%,表明转录组测序质量较高;黏虫受氯虫苯甲酰胺胁迫后,29个P450基因表达量上调,27个P450基因表达量下调;黏虫受氟虫腈胁迫后,23个P450基因表达量上调,26个P450基因表达量下调;12个P450基因表达量的RT-qPCR技术检测结果与DGE测序文库显示的结果基本一致。     

向日葵3个谷胱甘肽-S-转移酶GST基因的克隆及表达模式分析

从向日葵转录组测序结果中获得了3个对盐胁迫有响应的谷胱甘肽-S-转移酶（GST,EC2.5.1.18）GST基因,构建了系统进化树并进行分析,得知这3个基因属于Tau型GST,并将它们命名为HaGSTU26（HanXRQChr04g0127901）、HaGSTU8（HanXRQChr06g0177581）、HaGSTU27（HanXRQChr10g0316331）,然后以向日葵Sk02R为试验材料,克隆这3个基因,并进行了不同组织和不同胁迫条件下的表达分析。序列分析表明：HaGSTU26基因组为1674bp,CDS（编码蛋白序列）长666bp,编码221个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成;HaGSTU8基因组为2271bp,CDS长654bp,编码217个氨基酸,由2个外显子和1个内含子组成; HaGSTU27基因组为663bp,CDS长663bp,编码220个氨基酸,由1个外显子组成。实时荧光定量PCR分析表明：向日葵HaGSTU26、HaGSTU8、HaGSTU27基因在不同组织（根、幼叶、成熟叶、茎、幼茎、苞叶）中表达量不同,其中,HaGSTU26基因和HaGSTU27基因在根中表达量最高,而HaGSTU8基因在苞叶中表达量最高,但这3个基因均在成熟茎中的表达量最低。在不同胁迫条件下,测定这3个基因在向日葵幼苗中的表达量,结果表明在盐及ABA胁迫下,基因表达量均随着处理时间的增加而呈现先增加后下降的趋势。其中,在盐胁迫下,HaGSTU26基因在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8及HaGSTU27基因表达量在3h后相对表达量最高。在ABA胁迫后,HaGSTU26及HaGSTU27基因表达量在12 h后相对表达量最高,HaGSTU8在24 h后相对表达量最高。在冷胁迫下,HaGSTU26和HaGSTU27基因上调表达,它们分别在3、24 h后相对表达量最高,HaGSTU8基因下调表达,其相对表达量随处理时间的延长呈现逐渐减少的趋势。在热胁迫条件下,这3个基因的相对表达量随着胁迫时间的延长而增加,均在24 h后表达量最高。以上结果说明这3个基因对不同非生物胁迫（盐、ABA、冷、热胁迫）均有响应。     

稻稗HJHL-715种群对五氟磺草胺的抗药性水平及抗性机理分析

为明确东北稻区稻稗Echinochloa oryzoides HJHL-715种群对五氟磺草胺的抗性水平及抗性机制,采用整株生物测定法测定稻稗种群对五氟磺草胺的敏感性,明确抗性种群的交互抗性和多抗性情况,研究3种细胞色素P450抑制剂对其敏感性的影响;并应用分子生物学方法进行稻稗的乙酰乳酸合酶(acetolactate synthase,ALS)离体活性测定、ALS基因序列分析及其表达量测定。结果表明:在东北稻区,五氟磺草胺对稻稗HJHL-715种群鲜重的抑制中剂量GR50为62.53 g/hm^2;稻稗HJHL-715的ALS基因序列中未发现氨基酸突变,其ALS离体活性与敏感种群的ALS离体活性无显著性差异,ALS基因表达量显著低于敏感种群。1-氨基苯并三唑(1-aminobenzotriazole,ABT)、胡椒基丁醚(piperomyl butoxide,PBO)、马拉硫磷3种P450抑制剂显著提高了稻稗HJHL-715种群对五氟磺草胺的敏感性,使其对五氟磺草胺的GR50由原来的62.53 g/hm^2分别下降到5.78、5.02、3.53 g/hm^2。表明东北稻区已经出现了对五氟磺草胺具有高水平抗性的稻稗种群,稻稗HJHL-715种群对五氟磺草胺的抗性很可能是由细胞色素P450介导的代谢增强所致。     

基于转录组测序解析草地贪夜蛾对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制

为阐明草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda对溴氰虫酰胺的解毒代谢分子机制,通过LC₅₀的溴氰虫酰胺诱导草地贪夜蛾3龄幼虫后,利用酶活测定和转录组测序鉴定解毒代谢相关基因,并采用实时荧光定量PCR技术对细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,P450)基因进行验证分析。结果表明,经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后,草地贪夜蛾3龄幼虫体内3种解毒代谢酶活性较对照均有所升高,但仅P450活性较对照显著升高,而谷胱甘肽S-转移酶和羧酸酯酶与对照无显著差异。经LC₅₀的溴氰虫酰胺处理后草地贪夜蛾3龄幼虫转录组中共筛选到1 408个差异表达基因,其中上调表达的基因有935个,下调表达的基因有473个。药物代谢-细胞色素P450通路、药物代谢-其他酶通路及细胞色素P450对异生物质的代谢通路中有超过20个基因存在差异表达。在草地贪夜蛾转录组中筛选鉴定到121个P450基因,其中,属于CYP2、CYP3、CYP4以及Mito家簇的基因分别有9、45、58和9个,而经LC_5...     

Q型烟粉虱芳香基硫酸酯酶B基因的克隆及表达分析

为明确烟粉虱Bemisia tabaci取食感染番茄黄化曲叶病毒(Tomato yellow leaf curl virus,TYLCV)的番茄植株后,其体内的芳香基硫酸酯酶B基因(arylsulfatase B,ARSB)是否能够做出应答反应,基于Q型烟粉虱基因组数据克隆得到ARSB基因cDNA全长,采用生物信息学方法分析其序列特征,并通过实时荧光定量PCR技术测定ARSB基因在Q型烟粉虱不同发育阶段、不同组织及携带TYLCV前后的表达量变化情况。结果显示:Q型烟粉虱ARSB基因的cDNA全长为1 731 bp,编码576个氨基酸,分子量为64.89 kD,具有ARSB的保守结构域。ARSB基因在Q型烟粉虱不同发育阶段均有表达,在卵期表达量最高,成虫期表达量最低;该基因在Q型烟粉虱头胸部的表达量显著高于腹部;Q型烟粉虱获取TYLCV 72 h后其体内ARSB基因表达量显著提高。表明ARSB基因在Q型烟粉虱不同龄期、不同组织内存在差异表达,并可能参与Q型烟粉虱对TYLCV的响应和传毒过程。     

棉铃虫V-ATP酶亚基A基因克隆及表达谱分析

为探索棉铃虫Helicoverpa armigera液泡型ATP酶(vacuolar-type proton ATPase,V-ATP酶)亚基A对棉铃虫生长发育的影响及其在Bt杀虫机制中的作用,采用PCR结合RACE技术克隆了棉铃虫V-ATP酶亚基A基因序列,通过实时荧光定量PCR技术测定了其在棉铃虫不同发育历期和幼虫肠道不同组织中的表达量;并比较了4龄幼虫取食含Cry1Ac蛋白饲料后中肠中该基因表达量的变化。结果显示,棉铃虫V-ATP酶亚基A基因全长2 578 bp(Gen Bank登录号KP090287),开放阅读框1 863 bp,编码621个氨基酸。V-ATP酶亚基A高度保守,不同物种间氨基酸序列同源性大于90%。V-ATP酶亚基A在棉铃虫整个生育期都有表达,在4龄幼虫体内表达量最高,是卵期的3.00倍;在幼虫肠道不同组织中,中肠中表达量最高,是后肠中的2.65倍。4龄棉铃虫幼虫取食含Cry1Ac蛋白的人工饲料后,中肠V-ATP酶亚基A的表达受到抑制,表达量为对照的0.39~0.81倍。表明V-ATP酶亚基A基因可能参与棉铃虫的生长发育和代谢过程,并可能与抵御Cry1Ac的毒杀作用有一定关系。     

A PAL1 Gene Promoter–Green Fluorescent Protein Reporter System to Analyse Defence Responses in Live Cells of Arabidopsis thaliana

Arabidopsis thaliana ecotype Columbia-0 was transformed with a green fluorescent protein (GFP) gene under control of a phenylalanine ammonia-lyase (PAL) promoter. PAL is a key enzyme of the phenylpropanoid pathway and is induced to high levels during plant stress. Constitutive expression of PAL1 promoter-controlled GFP occurred in vascular tissues within stems, leaves and roots and in developing flowers. PAL1 promoter–GFP expression was examined in leaves of transgenic plants subjected to an abiotic elicitor, mechanical wounding or to inoculation with the pathogens Pseudomonas syringae pv. tomato or Peronospora parasitica. Wounding of leaves and treatment with an abiotic elicitor and compatible interactions produced low to moderate levels of GFP. However, in incompatible interactions there were high levels of GFP produced. In incompatible interactions, the intensity of GFP fluorescence was similar to that produced in transgenic plants expressing GFP driven by the CaMV promoter. The bright green fluorescence produced in live cells and tissues was readily visualised using conventional fluorescence microscopy and was quantified using spectroflourometry. This is the first report of the use of GFP as a reporter of defence gene activation against pathogens. It has several advantages over other reporter genes including real time analysis of gene expression and visualisation of defence gene activation in a non-invasive manner.     

小菜蛾三类主要化感受体基因的虫态、组织和性别表达特异性分析

为明确小菜蛾Plutella xylostella体内主要化感受体的表达分布特性，通过对特定组织转录组数据分析并结合半定量RT-PCR测定，研究小菜蛾气味受体（odorant receptor，OR）、离子型受体（ionotropic receptor，IR）和味觉受体（gustatory receptor，GR）3类化感受体基因在不同虫态、组织及性别中的表达特异性。转录组数据分析结果显示，共有48个OR、8个IR和15个GR基因在被测组织中表达，不同基因呈现不同的组织表达特异性。通过整合基因组和转录组数据分析共获得62个GR基因，其中48个为全长序列；系统进化树分析结果表明，48个全长GR中3个属于CO₂受体，10个属于糖受体，35个属于苦味受体；成虫头（去除触角后）、触角、足、翅、雌成虫产卵器及4龄幼虫头部分别表达19、22、27、21、24和21个GR基因；成虫性别间比较发现，PxylGR2、PxylGR20、PxylGR61基因在雌成虫头部中表达量较高，PxylGR5、PxylGR23、PxylGR34、PxylGR37基因在雌成虫触角中表达量较高，PxylGR37、PxylGR53、PxylGR54基因在雌成虫足中表达量较高，而PxylGR17、PxylGR21和PxylGR22基因在雄性翅中表达量较高。     

Molecular analysis of pyrethroid resistance conferred by target insensitivity and increased metabolic detoxification in Plutella xylostella

BACKGROUND: The pyrethroid resistance of the diamondback moth Plutella xylostella (L.) is conferred by increased gene expression of cytochrome P450 to detoxify the insecticide and/or through gene mutation of the sodium channel, which makes the individual insensitive to pyrethroids. However, no information is available about the correlation between the increased metabolic detoxification and the target insensitivity in pyrethroid resistance. RESULTS: Frequencies of pyrethroid‐resistant alleles (L1014F, T929I and M918I) and two resistance‐related mutations (A1101T and P1879S) at the sodium channel and expression levels of the cytochrome P450 gene CYP6BG1 were examined individually using laboratory and field strains of P. xylostella. Real‐time quantitative PCR analysis using the laboratory strains revealed that levels of larval expression of the resistant strain, homozygous for the pyrethroid‐resistant alleles other than the M918I, are significantly higher than those of the susceptible strain. In the field strains, the expression levels in insects having the same resistant alleles as those of the resistant strains varied greatly among individuals. The expression levels were not significantly higher than those in the heterozygotes. CONCLUSION: Significant correlation between the target insensitivity and the increased metabolic detoxification in pyrethroid resistance of P. xylostella was observed in the laboratory but not in the field. Copyright © 2010 Society of Chemical Industry     

二化螟dsRNA降解酶基因的克隆与表达分析

为解析二化螟Chilo suppressalis体内参与降解双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)的关键核酸酶的功能,克隆二化螟不同的非专一性核酸酶（non-specific nuclease,NUC）基因,并对这些基因进行生物信息学分析和组织定量表达分析,同时对dsRNA降解酶（dsRNA degrading nuclease,dsRNase）活力的组织分布进行研究。结果显示,共克隆获得5个NUC基因,其中有4个编码dsRNase亚家族基因（CsdsRNase1～CsdsRNase4）和1个编码Endonuclease G亚家族基因（CsEndoG）。5个NUC基因的开放阅读框核苷酸序列长度范围为828～1 338 bp,编码275～445个氨基酸残基,其分子量大小为31.68～49.57 kD,预测等电点为5.48～9.42。CsdsRNase1和CsdsRNase2含有信号肽序列,两者相似度极高,且与家蚕Bombyx mori和斜纹夜蛾Spodoptera litura中具有dsRNA降解酶活力的dsRNase同源聚类;CsdsRNase1和CsdsRN...