小菜蛾GSS和SUMF解毒寄主植物硫苷分子研究

发布时间：2023-12-03 20:38

　　植物固有的或者可诱导的产生化感物质来防御植食性昆虫。成功的植食性昆虫能够依赖自身的能力反防御或者适应植物的这种防御物质并且这种进化上的军备竞赛被认为是形成了植物和植食性昆虫的协同进化。十字花科植物(Cruciferae)含有硫苷-黑芥子酶防御系统,这是目前研究比较透彻的一种植物化学防御系统,也被称作“芥子油炸弹”。硫苷和黑芥子酶分开储存在不同的植物细胞中,当植物受到昆虫取食,病原微生物侵害、机械损伤等危害时,植物体内的黑芥子酶被激活与硫苷结合,催化其产生有毒的水解产物—异硫氰酸酯(isothiocyanate,ITC)、腈类化合物(nitrile)和其它活性物质等,从而避免或者减少植物受到损害。然而在长期的协同进化过程中,十字花科蔬菜害虫也具有了相应的反防御系统才能够适应寄主。这种反防御系统根据硫苷种类的不同,也具有多样性,且不仅表现在十字花科广食性和寡食性昆虫之间,还表现在广食性和寡食性昆虫之内。十字花科寡食性昆虫,小菜蛾Plutella xylostella(L.),能够利用自身含有的硫苷硫酸酯酶GSSs(PxylSulf2和PxylSulf3)使寄主植物硫苷快速脱硫,从而使得黑芥...

【文章页数】：165 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 文献综述
    1.1 植物的硫苷-黑芥子酶防御体系
        1.1.1 硫苷的种类多样性
        1.1.2 芥子油“炸弹”------硫苷-黑芥子酶
        1.1.3 害虫诱导的植物硫苷防御系统
    1.2 植食性昆虫对植物硫苷-黑芥子酶机制的反防御
        1.2.1 昆虫解毒硫苷次生代谢产物—异硫氰酸酯
        1.2.2 昆虫隔离完整的硫苷
        1.2.3 昆虫转运植物次生代谢产物
    1.3 昆虫硫酸酯酶基因及其修饰因子的研究进展
    1.4 昆虫基因功能研究系统-RNAi和CRISPR/Cas9
        1.4.1 昆虫RNAi
        1.4.2 昆虫CRISPR/Cas9基因组编辑系统
    1.5 体外研究系统-昆虫细胞系的研究进展
    1.6 小结与展望
第二章 几种重要昆虫硫酸酯酶及其修饰因子
    2.1 材料与方法
        2.1.1 实验材料
        2.1.2 SULF和SUMF基因的鉴定及分析
        2.1.3 序列比对以及进化树构建
        2.1.4 检测基因结构以及结构域
        2.1.5 预测不同寄主植物小RNA靶定PxylSulfs和PxylSumfs基因
        2.1.6 小菜蛾PxylSulfs和PxylSumfs基因的表达模式
    2.2 结果
        2.2.1 昆虫SULF的鉴定和基因结构
        2.2.2 昆虫SUMF的鉴定和基因结构
        2.2.3 PxylSulf保守结构域预测
        2.2.4 PxylSulfs和PxylSumfs的阶段和组织偏好表达
        2.2.5 寄主植物小RNA靶定PxylSulfs和PxylSumfs基因
    2.3 讨论
第三章 小菜蛾PxylGSSs和PxylSumfl基因的功能
    3.1 材料和方法
        3.1.1 实验材料
        3.1.2 小菜蛾PxylSulfs和PxylSumfs基因表达模式
        3.1.3 合成和注射siRNAs
        3.1.4 合成和注射Cas9-mRNA和gRNAs
        3.1.5 统计分析
    3.2 结果
        3.2.1 PxylSulf和PxylSumf的阶段和组织偏好表达
        3.2.2 siRNA介导的转录后的PxylSulfs和PxylSumfs基因表达量的下调
        3.2.3 CRISPR/Cas9编辑小菜蛾PxylSulf2基因
    3.3 讨论
第四章 寄主植物硫苷对寡食性和广食性昆虫SULFs和SUMF1基因表达的影响
    4.1 材料与方法
        4.1.1 植物和生长条件
        4.1.2 昆虫和生长条件
        4.1.3 昆虫取食不同植物和样品收集
        4.1.4 qRT-PCR检测SULFs和SUMF1基因表达
        4.1.5 统计分析
    4.2 结果与讨论
        4.2.1 植物对昆虫体重的影响
        4.2.2 PxylGSSs和PxylSumf1基因表达模式
        4.2.3 TniSulfs和TniSumf1基因表达模式
        4.2.4 基因表达与昆虫体重的相关性
        4.2.5 GSSs和SUMF1基因表达的相关性
第五章 小菜蛾细胞系表达中肠基因PxylGSSs和PxylSumf1
    5.1 材料与方法
        5.1.1 细胞系的建立
        5.1.2 测量细胞的大小和种群增长
        5.1.3 线粒体细胞色素c氧化酶亚基Ⅰ(mtCOI)片段的PCR扩增
        5.1.4 检测小菜蛾细胞中PxylGSSs和PxylSumf1基因的表达
        5.1.5 硫代葡萄糖苷硫酸酯酶(GSS)测定
    5.2 结果
        5.2.1 小菜蛾P.xylostella细胞系
        5.2.2 小菜蛾细胞系的线粒体COI基因
        5.2.3 细胞种群生长特征
        5.2.4 小菜蛾细胞中PxylGSSs和PxylSumf1的表达
        5.2.5 小菜蛾细胞总蛋白代谢植物硫苷
    5.3 讨论
全文总结与展望
参考文献
附录
    附录A 小菜蛾PxylSulfs和PxylSumfs的编码序列
    附录B 小菜蛾PxylSulfs和PxylSumfs的蛋白序列
    附录C 寄主植物小RNA靶定PxylSulfs和PxylSumfs基因概述
    附录D FAFU&CU-Px-细胞系和小菜蛾幼虫的COI核苷酸序列的比对
    附录E 第六章小菜蛾细胞系对几种昆虫病毒的敏感性
攻读博士学位期间的学术论文与研究成果
致谢



本文编号：3870356