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。     

两种产卵引诱物质刺激下橘小实蝇雌成虫的转录组分析

为阐明橘小实蝇Bactrocera dorsalis感受2种气味物质γ-辛内酯和β-石竹烯的分子机制,于室内测定记录其已交配雌成虫的触角电位（electroantennogram,EAG）反应和行为,利用RNA-Seq测序技术测定其已交配雌成虫在2种气味物质刺激下的头部组织转录组并进行比较分析,应用实时荧光定量PCR对部分化学感受基因进行验证。结果表明,橘小实蝇已交配雌成虫对γ-辛内酯和β-石竹烯2种气味物质均有浓度依赖性反应,随着浓度增大,EAG反应值有增大趋势,且2种气味物质均对橘小实蝇已交配雌成虫具有明显的引诱作用。γ-辛内酯刺激后橘小实蝇已交配雌成虫的头部转录组中共有851个差异表达基因,包括20个化学感受基因,其中有261个基因上调表达,590个基因下调表达;而β-石竹烯刺激后共有523个差异表达基因,包括15个化学感受基因,其中162个基因上调表达,361个基因下调表达。实时荧光定量PCR检测结果证实,分别有4个和6个化学感受基因可能与橘小实蝇雌成虫对γ-辛内酯和β-石竹烯的感受相关。表明橘小实蝇雌成虫感受γ-辛内酯和β-石竹烯的分子机制可能是由多种化学感受基因共同参与完成。     

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。     

基于稻纵卷叶螟触角转录组的羧酸酯酶类气味降解基因CXE66鉴定及其表达谱

为了解稻纵卷叶螟Cnaphalocrocis medinalis气味降解机制,利用稻纵卷叶螟基因组和触角转录组鉴定羧酸酯酶（carboxylesterase,CXE）基因,同时采用同源比对和系统发育进化树对其进行分类,进一步克隆获得稻纵卷叶螟CXE66的全长序列,并采用实时荧光定量PCR分析该基因在各组织中的表达情况。结果显示,共鉴定出触角特异性表达的45个CXE基因,其中新发现29个CXE,分属于CXE八个亚族。触角组织中高表达的CXE66基因开放阅读框长1 605 bp,编码534个氨基酸,且具有典型CXE结构特征,其在稻纵卷叶螟触角、头、胸、腹、足和翅中均有表达,且在触角中表达量最高。表明45个CXE基因可能参与稻纵卷叶螟的气味降解和性信息素降解、有毒物质代谢、蜕皮发育和神经发育等生理生化过程,其中CXE66可能参与酯类植物挥发物的降解。     

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。     

饥饿胁迫下黑肩绿盲蝽转录组分析及S6K基因功能分析

为扩大黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennis的人工繁殖规模,利用RNA-seq技术对饥饿胁迫2 d的黑肩绿盲蝽雌成虫进行转录组测序分析,筛选参与生殖调控的相关信号通路,挖掘直接或者间接影响生殖的相关基因,采用实时荧光定量PCR（real-time fluorescence quantification PCR,qRT-PCR）对筛选的相关基因进行验证,并通过试验分析沉默S6K基因和饥饿处理对黑肩绿盲蝽生殖的影响。结果显示,与取食褐飞虱Nilaparvata lugens卵（CK）的黑肩绿盲蝽相比,饥饿处理2 d的黑肩绿盲蝽雌成虫有11 675个基因差异表达,其中有4 264个基因表达量上调,7 411个基因表达量下调。共筛选到7条与生殖调控相关的信号通路和6个与生殖调控相关的基因,除TSC2基因表达量上调外,其他S6K、INSR、Akt、HSP70-1、HSP70-2五个与生殖相关基因的表达量在7条生殖相关信号通路中均下调。qRT-PCR检测结果与转录组测序结果一致,说明转录组分析结果可靠。沉默S6K基因后,黑肩绿盲蝽雌成虫脂肪体和卵巢蛋白质含量、Vg基因表达量、雌成虫产卵量和Vg含量较对照显著降低。此外,饥饿处理2 d后黑肩绿盲蝽雌成虫产卵量也较对照显著减少。表明饥饿胁迫后黑肩绿盲蝽雌成虫的生殖相关通路可能受多个信号通路调控,S6K表达量下降显著影响黑肩绿盲蝽的生殖。     

水稻锯齿叶矮缩病毒对褐飞虱生长发育和生殖的影响

为明确水稻锯齿叶矮缩病毒（rice ragged stunt virus,RRSV）对褐飞虱Nilaparvata lugens生长发育和生殖的影响,分别比较带毒褐飞虱与未带毒褐飞虱的若虫发育历期、成虫寿命、性比、翅型及产卵量,并利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）技术分析RRSV侵染后褐飞虱体内卵黄原蛋白（vitellogenin,Vg）与其受体（vitellogenin receptor,VgR）以及海藻糖代谢途径中相关基因表达量的情况。结果显示,带毒褐飞虱的若虫历期显著高于未带毒褐飞虱的若虫历期,分别为17.56 d和15.90 d;带毒褐飞虱的成虫寿命、雌虫比例和短翅比例均高于未带毒褐飞虱的,但两者间均无显著差异;带毒褐飞虱较未带毒褐飞虱单雌日产卵量显著提升,分别为11.26粒和6.45粒;带毒褐飞虱的Vg、VgR和海藻糖转运蛋白基因（trehalose transporter,TRET）表达量均显著高于未带毒褐飞虱的。表明RRSV侵染会显著延长褐飞虱若虫发育历期,同时可能通过上调Vg、VgR以及TRET的表达量以促进褐飞虱生殖。     

褐色橘蚜RR-2型表皮蛋白基因鉴定及功能分析

为明确褐色橘蚜Toxoptera citricida RR-2型表皮蛋白基因的数量、表达特性及其在发育中的潜在功能,运用转录组数据和生物信息学软件对其进行鉴定和分析,利用实时荧光定量PCR技术测定其在褐色橘蚜不同发育阶段、有翅/无翅成蚜及不同组织中的表达量,并利用RNAi方法探索其在褐色橘蚜生长发育过程中的潜在功能。结果显示,共筛选鉴定出45个CPR（cuticular protein with R&R Consensus）家族基因,其中33个有完整的开放阅读框,具RR-2型CPR家族特有的签名序列及与几丁质结合必需的酪氨酸和苯丙氨酸残基,推测这些序列编码的RR-2型CPR具有几丁质结合活性。系统发育分析表明大部分褐色橘蚜RR-2型CPR同源性较高。TcCPR10、TcCPR14、TcCPR28和TcCPR68基因在褐色橘蚜若虫蜕皮后表达量较高;TcCPR7、TcCPR10、TcCPR28和TcCPR57基因主要在褐色橘蚜胸腹部表达,在相同组织中TcCPR10和TcCPR68基因在有翅蚜中的表达量显著低于在无翅蚜中的表达量。TcCPR7和TcCPR68基因可被有效沉默,其表达量分别下调26.62%和66.34%,但仅TcCPR68基因的沉默可导致褐色橘蚜大量死亡,存活率仅为36.45%,极显著低于对照组。表明褐色橘蚜RR-2型CPR家族基因的表达具有较强的时空特异性,可能在不同虫态、不同组织中发挥着不同功能;TcCPR68基因可能在褐色橘蚜发育过程中起重要作用。     

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。     

斜纹夜蛾化学感受蛋白SlitCSP2的表达模式定位及配体结合特性分析

研究斜纹夜蛾Spodoptera litura化学感受蛋白Slit CSP2的表达模式、组织定位及与配体结合特性,为揭示SlitCSP2在化学通讯中的功能提供理论依据。利用RT-qPCR检测了SlitCSP2在蛹及雌、雄成虫各组织的基因表达水平;Westernblot方法检测了SlitCSP2在幼虫期和雄成虫头部、触角和足部的蛋白表达水平;利用免疫组织化学技术对Slit CSP2在幼虫各龄期的分布情况进行定位分析;利用荧光竞争结合试验检测Slit CSP2与13种非挥发性化合物的结合特性。RT-qPCR结果表明,SlitCSP2在3龄幼虫表达量最高,3～6龄表达量逐渐降低;成虫阶段雄成虫足部及胸部和雌成虫头部及翅的表达量最高,且雄成虫头部、足部和胸部的表达量显著高于雌成虫。Western blot结果显示,SlitCSP2在3龄幼虫头部（去触角）的蛋白表达水平较高。免疫组化结果表明,Slit CSP2在幼虫阶段主要分布于头部、口器和胸足;在雄成虫中,Slit CSP2主要分布于足部前跗节和足部外骨骼内侧。荧光竞争结合试验表明,Slit CSP2与单宁（Ki=1.77）、花青素（Ki=2...     

基于链特异性RNA-seq的禾谷镰刀菌全生活史转录组分析

为明确植物病原真菌禾谷镰刀菌Fusarium graminearum全生活史的转录组特征和基因表达模式,采用生物信息学技术对其生活史不同阶段15个时期或组织的链特异性RNA-seq数据进行分析。结果表明,共有8 106个基因在所有时期均有表达,为禾谷镰刀菌生活史核心基因,占总基因数的47.2%;有性生殖和侵染过程中表达的基因数相对较多,其中有性生殖后期表达的基因数最多,达15 221个;无性产孢和侵染小麦穗过程中基因表达水平整体较高,而分生孢子中基因表达水平最低。在燕麦培养基上禾谷镰刀菌气生菌丝的基因表达模式与侵染过程中的基因表达模式较为相似,而与营养生长菌丝的基因表达模式差异较大。该菌次生代谢物合成特征酶基因和分泌蛋白基因的表达模式均分成3类,即分别在侵染、营养生长和有性生殖过程上调表达,暗示其在生活史不同阶段的特异性功能。     

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。     

棉铃虫5-HT1和5-HT2基因的克隆及表达模式分析

5-羟色胺(5-hydroxytryptamine, 5-HT)是昆虫体内一种重要的生物胺,其通过结合特异性的G蛋白偶联受体在昆虫体内发挥不同的神经调控作用。本研究基于转录组测序数据结合RT-PCR技术鉴定克隆了棉铃虫5-HT受体基因5-HT1和5-HT2,采用生物信息学方法分析其序列特征,利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)技术检测了其在幼虫和成虫不同组织内的表达特征。结果显示,棉铃虫体内分别表达5-HT的2类受体基因：5-HT1A、5-HT1B、5-HT2A和5-HT2B。系统进化树分析表明,棉铃虫5-HT受体基因分为3个不同分支,而5-HT1和5-HT2可明显分别分成2个不同分支,各分支均与家蚕和烟草天蛾5-HT相应受体基因具有较高的同源性。RT-qPCR结果显示,在幼虫期,4种5-HT受体基因都在头部显著高表达,成虫期除在脑部高表达外,在触角或腹部也有高表达。其中5-HT1A和5-HT1B在雌成虫触角表达量显著高于雄成虫触角,5-HT1A和5-HT2B在雌成虫腹部表达量显著高于雄成虫腹部,而5-HT1B在雄成虫腹部表达量显著高于雌成虫腹部。以上结果表明5-HT1和5-HT2...     

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...     

金银花尺蠖幼虫头部化学感受器扫描电镜观察

为了解金银花尺蠖Heterolocha jinyinhuaphaga Chu幼虫头部化学感受器的种类、形态、数量和分布,利用扫描电镜技术观察其老熟幼虫头部形态及触角和口器上的化学感受器。结果表明,金银花尺蠖老熟幼虫头部呈椭圆形;触角上着生1个毛形感受器、3个刺形感受器、1个栓锥形感受器和2个锥形感受器;上颚分布有1对毛形感受器;下颚分布有3个毛形感受器、2个刺形感受器、2个栓锥形感受器和8个锥形感受器;下唇须上有1个栓锥形感受器和1个刺形感受器;在吐丝器前方两侧有1对刺形感受器。金银花尺蠖幼虫触角上的化学感受器较少,口器附肢上化学感受器较多。     

氯虫苯甲酰胺对小菜蛾鱼尼丁受体基因mRNA表达量的影响

采用实时荧光定量PCR研究比较了氯虫苯甲酰胺、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和溴虫腈对小菜蛾鱼尼丁受体基因mRNA表达量的影响,研究分析了低剂量氯虫苯甲酰胺连续处理和间断处理对小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量的影响,以及对氯虫苯甲酰胺产生抗性的小菜蛾与敏感小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量的差异。结果表明:氯虫苯甲酰胺可提高小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量,而甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和溴虫腈对其表达量均无影响;0.05和0.01 mg/L的氯虫苯甲酰胺均可使小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量增加;对氯虫苯甲酰胺产生抗性的小菜蛾鱼尼丁受体基因表达量是敏感小菜蛾的5.79倍。研究结果有助于阐明氯虫苯甲酰胺的作用机理,并可能为筛选作用于鱼尼丁受体的新化合物提供参考。