菜粉蝶三大解毒酶基因的鉴定及GST基因表达模式分析

发布时间：2020-04-03 07:23

【摘要】：菜粉蝶是重要的十字花科蔬菜害虫,对我国的蔬菜生产构成严重威胁。化学杀虫剂的长期过量使用使菜粉蝶产生了严重的抗药性。在昆虫体内主要分布着三大解毒酶系,分别为细胞色素P450单加氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,P450)、谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione-S-transferase,GST)和酯酶(carboxylesterase,CCE),这些酶系在昆虫抗药性的产生过程中发挥着重要的作用。目前关于菜粉蝶三大解毒酶基因的报道比较有限,因此,本文针对菜粉蝶三大解毒酶展开研究,从菜粉蝶转录组数据库中鉴定三大解毒酶基因,并明确了GST在菜粉蝶各组织中的表达模式及在杀虫剂胁迫下GST基因表达水平的变化。本研究可以为菜粉蝶对杀虫剂敏感度降低的分子机制研究奠定前期基础。完成的主要研究工作和成果总结如下:1、菜粉蝶三大解毒酶基因家族鉴定与生物信息学分析通过检索菜粉蝶转录组,分别鉴定出17条GST基因、63条P450基因和50条CCE基因,通过序列比对和生物信息学分析,明确鉴定出的菜粉蝶解毒酶基因所属的家族。通过构建系统进化树,明确了菜粉蝶三大解毒酶和其他模式昆虫的系统进化关系。2、菜粉蝶GST基因的不同组织、不同发育期及应对杀虫剂胁迫的表达模式菜粉蝶17条GST基因在不同组织和不同发育期中表达量都有差异,而且部分基因表达量差异较大。在阿维菌素、氯虫苯甲酰胺和高效氟氯氰菊酯三种杀虫剂的胁迫下,很多GST基因表达量出现了变化,不少基因的表达量出现大幅增加,有的表达量达到对照组的10倍以上。
【图文】：

氨基酸序列,菜粉蝶,系统进化分析,家族

菜粉蝶转录组中鉴定出的 Sigma 家族基因共 4 个，这 4 个基因的氨基酸序列 59%-70%。Omega 家族，Theta 家族和 Zeta 家族在哺乳动物、植物和微生物中也有发现虫所特有。在家蚕中发现了 4 个 Omega 家族基因，黑腹果蝇 5 个，冈比亚，赤拟谷盗 3 个，Omega 家族在二化螟和稻纵卷叶螟中分别有 4 个和 3 个。mega 家族鉴定出 4 个基因，其氨基酸序列一致性从 56%-81%。另外，从菜粉蝶转录组中鉴定出的 Theta 家族、Zeta 家族以及 unclassified 家别 1 个、2 个和 1 个。菜粉蝶 GSTs 的系统进化分析

蛋白质序列,菜粉蝶,系统进化分析,家族

图 2 菜粉蝶 P450 基因的系统进化分析Fig 2 Phylogenetic analysis of PrapCYP identified from Pieris rapae450 基因可以分为四大家族，分别是 CYP2 家族，CYP3 家族，，CYP4 家族家族。在 63 条菜粉蝶 P450 基因中，CYP4 家族基因最多，将近鉴定出0 基因的一半，共 27 条。其次为共 17 条 CYP3 家族，数量相对较少的为及 CYP 线粒体家族。了深入了解菜粉蝶 P450s 的分类以及和其他模式昆虫 P450s 之间的进化菜粉蝶和已知昆虫的 P450 蛋白质序列以邻接法（N-J）法构建了进化，将菜粉蝶 P450 基因与家蚕、黑腹果蝇、意大利蜜蜂等昆虫 P450 基因结果表明，菜粉蝶 P450 基因与鳞翅目昆虫家蚕的 P450 基因进化关系线粒体家族与家蚕 P450 线粒体家族进化关系最近，其中菜YP333B41 、 PrapCYP333B42 聚为一类，然后与家蚕的 BmorCYP3YP333B2 聚为一类。
【学位授予单位】：安徽农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S433

【参考文献】