棉蚜UDP-葡萄糖基转移酶介导噻虫嗪抗性研究

发布时间：2020-09-10 11:04

　　 尿苷二磷酸葡萄糖基转移酶(UGTs)作为一种重要的II期解毒代谢酶在自然界生物体中广泛存在。UGTs能够将多种亲脂小分子与糖供体结合,转化为水溶性更强的代谢产物。因此,糖基化作用在多种内源性和外源性化合物的失活和代谢中都起着重要作用。噻虫嗪是一种具有氯噻唑结构的第二代烟碱类高效低毒杀虫剂,与昆虫神经系统细胞的烟碱乙酰胆碱受体(nAChR)发生不可逆的结合,干扰昆虫神经冲动的传递,进而导致昆虫麻痹死亡。棉蚜作为一种对杀虫剂具有广谱抗性的世界性害虫,其UGTs对噻虫嗪的解毒代谢机制尚不明确。在本研究中,我们发现UGTs抑制剂磺吡酮和5-硝基脲嘧啶能够显著增强噻虫嗪对抗性棉蚜的毒性。依据棉蚜转录组数据库,我们鉴定出共31个UGT蛋白,分别属于11个不同UGTs亚家族(UGT329、UGT330、UGT341、UGT342、UGT343、UGT344、UGT345、UGT348、UGT349、UGT350和UGT351)。通过实时荧光定量技术,发现相比于噻虫嗪敏感品系,在抗性棉蚜中有23个UGT基因的表达水平上调,其中13个UGT基因表达水平上调近2倍(UGT344J2、UGT348A2、UGT344D4、UGT341A4、UGT343B2、UGT342B、UGT350C、UGT344N2、UGT344A14、UGT344B4、UGT351A4、UGT344A11和UGT349A2)。通过喂食棉蚜dsRNA成功抑制了5个UGT基因的表达,其中UGT348A2、UGT344B4和UGT344J2在被沉默后,能够显著提高棉蚜对噻虫嗪的敏感性。结合基因实时荧光定量结果和转录组表达量,我们克隆了UGT344B4和UGT344J2基因,进行体外原核表达。其中UGT344J2成功表达,并具有体外活性。利用液质联用系统检测UGT344J2蛋白对特定底物噻虫嗪的酶代谢反应,发现UGT344J2蛋白不能直接催化噻虫嗪发生糖基化反应。
【学位单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S433.3
【部分图文】：

图 2.1 UGTs 系统发育进化树Figure 2.1 UGTs phylogenetic tree homology注：红色三角代表同源性大于 50%3.2 UGTs 基因序列比对图通过8个具有代表性的UGTs序列多重比对，我们发现了两个重要的结构度可变的 N-末端底物结合结构域和保守的 C-末端糖供体结合结构域见图 序列的 N-末端，有长短不一的氨基酸残基构成了信号肽序列。在序列上发个重要且保守的糖供体结合位点（DBR1 和 DBR2）。在序列中后段，发现虫UGTs独有的特征序列(FVA)-(LIVMF)-(TS)-(HQ)-( GAC)-G-X(2)-(STG)

16图 2.2 UGT 基因序列比对Figure 2.2 Alignment of UGT gene sequences注：蓝色下划线标注信号肽，红色下划线标注重要结合位点，红色方框标注特征序列。

图 2.3 实时荧光定量 PCR 测定 SS 与 ThR 棉蚜 UGTs 基因表达水平Figure 2.3 Transcription levels of UGTs in the SS and SR strains determined by real-time PCR

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本文编号：2815745