桑树抗消化蛋白质的鉴定及其编码基因的表达分析
发布时间：2020-07-13 11:09
【摘要】：植物抗消化蛋白(Protein with Antidigestive Stability,AS)是一类植物防御蛋白质,植物组织被植食性昆虫取食之后,AS蛋白能够抵御取食昆虫消化酶的降解,并最终在昆虫的肠道内容物及粪便中得以鉴定。这些蛋白质多是昆虫咬食之后诱导产生的。桑树不仅是多年生经济林木,也是家蚕重要的饲料来源。在林业和蚕桑产业中发挥了重要作用。开展桑树抗虫机理的研究势在必行。植物AS蛋白作为一类防御蛋白质与植物的抗虫性密切相关,但在桑树中还未被系统的鉴定。本研究利用液相色谱-串联质谱技术鉴定蚕沙蛋白质(即桑树AS蛋白质),结合家蚕咬食处理下桑树AS蛋白质编码基因的表达模式,以期为从分子水平上揭示桑树防御昆虫提供基础数据。研究所取得的结果如下:1.桑树AS蛋白质的鉴定和功能分类本研究利用shotgun策略对蚕沙的蛋白质组进行了分析。结合SDS-PAGE与液相色谱-串联质谱技术,匹配桑树蛋白质理论数据库,鉴定到152个桑树AS蛋白质。包括参与能量代谢、基础代谢、蛋白质归属和储藏、次生代谢、信号途径转导、转录调控、运输、细胞生长与分裂、细胞结构、细胞间或细胞器间转运、抗性及防御和功能未知的蛋白质。其中,超过26.3%属于防御相关蛋白,所占比例最高。通过对蚕沙、桑叶和桑树乳汁的蛋白质进行比较分析,发现在桑树AS蛋白组分和桑树叶片中均能鉴定到的蛋白质有122个,只在蚕沙中存在的蛋白质为24个。2.桑树AS蛋白基因表达分析利用qRT-PCR技术检测桑树AS蛋白基因在川桑(Morus notabilis Schneid.)乳汁和叶片中的表达水平。结果表明:50个AS蛋白基因在乳汁中表达量相对较高,95个AS蛋白基因在叶片中表达。对其功能注释进一步分析发现:乳汁高量表达的桑树AS蛋白基因中,数目最多的三类基因是:功能注释为抗性及防御相关、能量相关和蛋白质储藏和贮存相关蛋白质的基因。桑叶表达量较高的桑树AS蛋白基因中,数目最多的三类基因是:功能注释为能量相关、基础代谢和抗性及防御相关蛋白质的基因。利用qRT-PCR技术检测家蚕咬食处理下桑树AS蛋白基因在川桑叶片中的转录水平。结果表明:80个桑树AS蛋白基因在家蚕咬食处理后不同程度地上调表达,响应家蚕咬食的诱导。而51个桑树AS蛋白基因在咬食处理后则下调表达。本研究为后续桑树防御害虫的AS蛋白功能研究提供了基础数据。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：
西南大学硕士学位论文蛾咬食烟草后，烟草能够特异性识别烟草天蛾口腔分泌物中的脂肪物；其次，不饱和脂肪酸和亚麻酸在叶绿体内[56, 57]通过一系列的催成 12-氧植物二烯酸，之后 12-氧植物二烯酸被转运到过氧化物酶体氧化物酶体中经过催化氧化反应生成 JA[58, 59]。一方面 JA 可以与氨
西南大学硕士学位论文实验表明乳汁中 MLX56 蛋白对鳞翅目昆虫甘蓝夜蛾具有较强的毒性，但是对家蚕没有毒性[105]。之后对桑树乳汁中鉴定到的 MLX56 蛋白进一步研究，发现此蛋白是由 56 kDa 糖基化的蛋白质组成，N 端区域由几丁质结合结构域组成，C 端区域包含几丁质酶结构域，但是几丁质酶活性极低。并且推测 MLX56 是通过伸展蛋白结构域起作用，增加昆虫围食膜的厚度，起到防御作用[106]。另有科学家在桑树乳汁中鉴定到 LA-a 和 LA-b 两种含量较高的蛋白质，结构分析表明两种蛋白质均具有几丁质酶结构域且具有几丁质酶活性，糖基化后对果蝇幼虫具有很高的杀虫活性，并对 MLX56、LA-a 和 LA-b 的氨基酸序列进行分析，表明 LA-b 与 MLX56结构域类似，但作用机制尚未报道[107]。
图 1.3 TD 在喂食番茄叶片的烟草天蛾中肠和粪便中稳定存在，TD 在番茄的表达[4, 68]。Fig 1.3 The stability of TD protein in M. sexta gut and frass fed by tomato leavfrom tomato leaves treated by wounding.蛋白质酶也是植物防御的重要武器。例如，玉米中的半胱氨虫取食部位迅速积累，对鳞翅目昆虫具有抗性，研究发现半胱氨愈伤组织处过量表达可用于抑制昆虫的生长。其抗性机制其实是膜，从而损坏昆虫的消化系统[43, 88]。其他类型的蛋白酶，如亮氨虫取食，机械损伤和病原体攻击后上调表达，这些蛋白酶一旦被昆就对昆虫的消化酶产生抗性。氨基酸脱氨酶是植物防御植食性昆养蛋白。这些酶可以降解昆虫肠道中的游离氨基酸，影响植食性[4]。精氨酸酶和苏氨酸脱氨酶，通常在植物遭受昆虫咬食和机械生，并且对昆虫肠道中的蛋白水解具有抗性[4, 110]，过量表达精氨茄植株对烟草天蛾幼虫更具抗性[4]，抑制烟草中的苏氨酸脱氨酶
本文编号：2753389
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：
西南大学硕士学位论文蛾咬食烟草后，烟草能够特异性识别烟草天蛾口腔分泌物中的脂肪物；其次，不饱和脂肪酸和亚麻酸在叶绿体内[56, 57]通过一系列的催成 12-氧植物二烯酸，之后 12-氧植物二烯酸被转运到过氧化物酶体氧化物酶体中经过催化氧化反应生成 JA[58, 59]。一方面 JA 可以与氨
西南大学硕士学位论文实验表明乳汁中 MLX56 蛋白对鳞翅目昆虫甘蓝夜蛾具有较强的毒性，但是对家蚕没有毒性[105]。之后对桑树乳汁中鉴定到的 MLX56 蛋白进一步研究，发现此蛋白是由 56 kDa 糖基化的蛋白质组成，N 端区域由几丁质结合结构域组成，C 端区域包含几丁质酶结构域，但是几丁质酶活性极低。并且推测 MLX56 是通过伸展蛋白结构域起作用，增加昆虫围食膜的厚度，起到防御作用[106]。另有科学家在桑树乳汁中鉴定到 LA-a 和 LA-b 两种含量较高的蛋白质，结构分析表明两种蛋白质均具有几丁质酶结构域且具有几丁质酶活性，糖基化后对果蝇幼虫具有很高的杀虫活性，并对 MLX56、LA-a 和 LA-b 的氨基酸序列进行分析，表明 LA-b 与 MLX56结构域类似，但作用机制尚未报道[107]。
图 1.3 TD 在喂食番茄叶片的烟草天蛾中肠和粪便中稳定存在，TD 在番茄的表达[4, 68]。Fig 1.3 The stability of TD protein in M. sexta gut and frass fed by tomato leavfrom tomato leaves treated by wounding.蛋白质酶也是植物防御的重要武器。例如，玉米中的半胱氨虫取食部位迅速积累，对鳞翅目昆虫具有抗性，研究发现半胱氨愈伤组织处过量表达可用于抑制昆虫的生长。其抗性机制其实是膜，从而损坏昆虫的消化系统[43, 88]。其他类型的蛋白酶，如亮氨虫取食，机械损伤和病原体攻击后上调表达，这些蛋白酶一旦被昆就对昆虫的消化酶产生抗性。氨基酸脱氨酶是植物防御植食性昆养蛋白。这些酶可以降解昆虫肠道中的游离氨基酸，影响植食性[4]。精氨酸酶和苏氨酸脱氨酶，通常在植物遭受昆虫咬食和机械生，并且对昆虫肠道中的蛋白水解具有抗性[4, 110]，过量表达精氨茄植株对烟草天蛾幼虫更具抗性[4]，抑制烟草中的苏氨酸脱氨酶
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 刘志源;孙玉诚;王国红;;植物与植食性昆虫相互作用的分子机制[J];应用昆虫学报;2012年06期
2 胡留成;崔巍;汪霞;娄永根;;斜纹夜蛾幼虫诱导的油菜抗虫性及其与茉莉酸信号途径的关系[J];昆虫学报;2010年09期
3 徐涛,周强,陈威,张古忍,何国锋,古德祥,张文庆;茉莉酸信号传导途径参与了水稻的虫害诱导防御过程[J];科学通报;2003年13期
本文编号：2753389
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