飞蝗海藻糖酶基因的分子特性及功能

发布时间：2017-09-01 06:36

  本文关键词：飞蝗海藻糖酶基因的分子特性及功能

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【摘要】：【目的】海藻糖酶(trehalase)可专一性地将一分子海藻糖水解成为两分子葡萄糖,在昆虫能量代谢和几丁质合成过程中发挥重要作用,因此,海藻糖酶已成为害虫控制的潜在靶标。本研究以重要农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)为材料,探讨海藻糖酶基因的分子特性及生理功能,为飞蝗的有效治理提供理论依据。【方法】通过搜索飞蝗转录组和基因组数据库,获得4个海藻糖酶基因cDNA全长序列,运用blast、TMHMM和SignalP等相关软件分析其序列特征;利用ClustalW进行海藻糖酶全长氨基酸序列比对,MEGA7构建海藻糖酶的系统进化树;运用reverse transcription-quantitative PCR(RT-qPCR)技术研究4个海藻糖酶基因在5龄若虫不同组织及发育日龄的表达特性;体外合成4个基因的dsRNA后,分别注射5龄第2天若虫,同时注射dsGFP作为对照,收集注射dsRNA 48 h后的整虫提取RNA,反转录成cDNA后,采用RT-qPCR技术检测海藻糖酶基因以及几丁质合成关键基因UDP-N-乙酰葡糖胺焦磷酸化酶基因LmUAP1和几丁质合成酶1基因LmCHS1的表达量,并观察记录表型。【结果】飞蝗4个海藻糖酶均含有海藻糖酶的2个功能保守区以及1个甘氨酸富集区,其中1个海藻糖酶具有跨膜结构域,将其命名为LmTre(GenBank M登录号:KX371563),1个海藻糖酶具有类跨膜结构,将其命名为Lm Tre M-like(Gen Bank登录号:KX371565),其余2个均为可溶性海藻糖酶,分别命名为LmTreS1和LmTreS2(GenBank登录号:KX371564和FJ795020);系统发育分析结果显示,LmTreM和LmTreM-like与膜结合型海藻糖酶聚为一支,而LmTreS1和LmTreS2与可溶性海藻糖酶聚为一支;对4个基因在5龄若虫不同组织部位和发育日龄表达量的分析表明LmTreM、LmTreS1和LmTreS2具有组织特异表达特性,而LmTreM-like在所有组织部位中均表达,且4个海藻糖酶基因呈现出不同的发育变化趋势;RNAi结果表明,分别注射飞蝗4个海藻糖酶基因dsRNA至5龄若虫后,与对照组相比,各基因表达量均显著降低,且不存在基因间的交叉干扰,几丁质合成关键基因LmUAP1和LmCHS1的表达也无显著变化,注射各海藻糖酶基因dsRNA的5龄若虫均可成功蜕皮至成虫。【结论】飞蝗存在1个膜结合型、1个类膜结合型和2个可溶性海藻糖酶基因,这4个基因具有不同的组织和发育表达特性,任一基因的表达沉默均不影响5龄飞蝗正常蜕皮至成虫。
【作者单位】： 山西大学应用生物学研究所;山西大学生命科学学院;
【关键词】： 飞蝗 海藻糖酶基因 表达特性 RT-qPCR RNA干扰
【基金】：国家自然科学基金(31402020,31272380) 山西省高校科技创新(2016113) 山西省青年基金(201601D021120) 山西省科技基础条件平台建设(2015091010)
【分类号】：S433.2
【正文快照】： 0引言 【研究意义】飞蝗(Locusta migratoria)是一种重要的农业害虫,蝗灾的有效防治亦是保证农业安全生产的重要科学问题。目前,在飞蝗防治工作中仍以化学杀虫剂为主要手段,因长期大量使用造成一系列问题,如污染农业环境、对非靶标生物有负面影响以及导致害虫产生抗药性[1]等

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本文编号：770506