褐飞虱clip丝氨酸蛋白酶基因NlCSP4的克隆及功能分析

Clip丝氨酸蛋白酶（clip-domain serine protease，CSP）是广泛存在于昆虫体内的一类结构保守、功能多样的蛋白质水解酶类，在昆虫生长、发育和免疫等诸多生理过程中发挥重要功能。本研究克隆并鉴定获得一个褐飞虱CSP编码基因NlCSP4（GenBank登录号：OK018340），其cDNA序列全长1911 bp，编码636个氨基酸，预测蛋白质分子量为69.29 kD，等电点为9.02。NlCSP4蛋白N端包含一段由25个氨基酸残基组成的信号肽和一段由44个氨基酸残基组成的clip结构域，C端具有CSP蛋白家族典型的Tryp_SPc结构域，且其中包含特异性保守的His-Asp-Ser催化中心三元件。系统发育分析表明NlCSP4与其他同属半翅目昆虫的CSP在NJ进化树上聚为一支，而与鳞翅目昆虫CSP亲缘关系较远。qRT-PCR分析显示，NlCSP4基因表达具有明显的时空特异性，其在雌成虫中的表达量最高，且高龄若虫期（4龄和5龄）表达量显著高于卵期和1～3龄若虫期；NlCSP4基因在褐飞虱雌成虫脂肪体、肠道和卵巢中均有表达，且在脂肪体中表达量最高；金黄色葡萄球菌（革兰氏阳性细菌）和金龟子绿僵菌（丝状病原真菌）诱导72 h内NlCSP4表达量均显著上调，但大肠杆菌（革兰氏阴性细菌）短时间（36 h内）诱导效果不明显。显微注射NlCSP4基因dsRNA可显著抑制褐飞虱5龄若虫NlCSP4的表达水平。生物测定试验表明，NlCSP4干扰后褐飞虱5龄若虫存活率显著下降，且对金龟子绿僵菌侵染的抵御能力显著降低。本研究结果初步证实了褐飞虱NlCSP4在宿主生长发育和免疫防御过程中发挥重要调控作用，可作为开发RNAi介导的褐飞虱防控技术中的一个重要潜在靶标。

Cloning and Function Analysis of a Clip-domain Serine Protease Gene NlSCP4 in the Brown Planthopper,Nilaparvata lugens(Hemiptera:Delphacidae)