烟粉虱氨基酸转运蛋白家族基因注释与功能分析及羧酸酯酶家族基因注释

发布时间：2018-02-24 12:18

本文关键词： 烟粉虱基因家族注释氨基酸转运蛋白羧酸酯酶　出处：《沈阳农业大学》2017年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：烟粉虱(Bemisia tabaci)是世界范围内农作物以及观赏植物最具破坏性的害虫之一。烟粉虱的寄主广泛,能够在74个科500余种植物上寄生。并通过取食植物韧皮部汁液、分泌蜜露以及传播植物病毒等方式造成农作物的大量减产。氨基酸是生物体所必须的营养物质,与生命活动密切相关。氨基酸能够参与蛋白质合成、神经传递、细胞生长调节、氮代谢、激素代谢和代谢产能等过程。然而,许多动物不能合成其正常生长和发育所需的10种氨基酸,这些氨基酸通常通过取食获得。氨基酸转运蛋白是生物体中的一个大的基因家族,参与氨基酸进出细胞的转运过程,并在昆虫的营养中起到重要作用。羧酸酯酶是重要的超家族解毒酶系,广泛存在于微生物、昆虫、植物和动物等生物体中。在昆虫的研究中,羧酸酯酶能够参与包括氨基甲酸酯类、拟除虫菊酯类和有机磷酸酯在内的多种杀虫剂的代谢解毒,使昆虫对多种化学杀虫剂产生抗药性。对B型烟粉虱全基因组和转录组的APC和AAAP转运蛋白基因进行分析,明确烟粉虱氨基酸转运蛋白APC和AAAP家族基因的特点,结合RNAi验证特异性扩张的AAAP家族基因BtAAAP15和BtAAAP21的功能。研究结果为烟粉虱APC和AAAP基因功能研究提供坚实的基础。此外,对Q型烟粉虱羧酸酯酶家族基因进行注释。研究结果对烟粉虱的抗药性研究及羧酸酯酶功能研究具有重大的意义。文章主要内容和总结如下:1.B型烟粉虱APC家族基因鉴定及表达量分析基于B型烟粉虱基因组测序,全基因组鉴定APC家族基因。鉴定得到14个烟粉虱APC家族基因,该类基因具有12-14个跨膜结构域,APC家族蛋白的编码氨基酸长度为486-792个氨基酸残基。昆虫的APC家族基因的进化分析研究发现,蚜虫存在一个11个APC家族基因的旁系同源的扩张。烟粉虱不同发育阶段的转录组数据分析表明,烟粉虱若虫的氨基酸转运蛋白表达聚类在一起,然后与烟粉虱的雌、雄虫聚类,最后与卵期聚类,大多数的APC家族基因在卵期的表达量低,而在3龄若虫中的表达量高。不同植物宿主和性别的烟粉虱转录组数据分析结果表明,大多数APC在不同宿主中具有相似的表达谱,而B型烟粉虱雌虫和雄虫之间的AAT表达谱不同。2.B型烟粉虱AAAP家族基因鉴定及表达量分析基于B型烟粉虱基因组测序,全基因组鉴定AAAP家族基因。鉴定得到25个烟粉虱AAAP家族基因,该类基因具有10-11个跨膜结构域,除BtAAAP5编码1081个氨基酸残基的蛋白外,多数的AAAP家族蛋白的编码氨基酸长度为442-561个氨基酸残基。昆虫的AAAP家族基因的进化分析研究发现,烟粉虱存在一个10个旁系同源的AAAP家族基因特异性扩张,在埃及伊蚊中存在一个7个旁系同源的AAAP家族基因特异性扩张,在鳞翅目昆虫中存在一个16个旁系同源的AAAP家族基因特异性扩张。烟粉虱特异性扩张基因中的9个基因定位在scaffold 566上的167-kbp的区域。烟粉虱不同发育阶段的转录组数据分析表明,烟粉虱AAAP家族基因在若虫和雄虫中的表达聚类在一起,3龄若虫和4龄若虫中的表达聚类到一起,1-2龄若虫和雄虫聚类到一起,然后与雌虫中的表达量聚类,在卵中的表达量聚类到最外枝。不同植物宿主和性别的烟粉虱转录组数据分析结果表明,大多数AAAP基因在不同宿主中具有相似的表达谱,而B型烟粉虱粉虱雌虫和雄虫之间的氨基酸转运蛋白的表达谱不同。3.烟粉虱特异扩张的AAAP基因的分子进化分析利用分枝进化模型和位点进化模型分析烟粉虱特异性扩张的AAAP家族基因是否积累了正向的进化速率。分枝进化模型用于分析世系间的进化速率,位点进化模型分析特定的基因位点是否受到了正向的选择。进化分析结果表明,烟粉虱的特异性扩张基因受到了净化选择的作用。4.BtAAAP1 和BtAAAP21基因 RNA 干扰利用烟粉虱成虫饲喂干扰的方法研究烟粉虱特异性扩张的基因BtAAAP15和BtAAAP21对烟粉虱的影响。克隆烟粉虱特异性扩张,并在烟粉虱若虫到成虫期均高表达的基因BtAAAP15和BtAAAP21序列。设计BtAAAP15和BtAAAP21基因特异的dsRNA引物,使用T7 Ribomax TM Express RNAiSystem合成dsRNA。干扰实验的结果表明,饲喂AAAP家族基因dsRNA的烟粉虱成虫2天死亡率和7天死亡率显着高于饲喂EGFP的dsRNA烟粉虱成虫的死亡率。5.Q型烟粉虱羧酸酯酶家族基因鉴定及表达量分析基于Q型烟粉虱基因组测序,全基因组鉴定羧酸酯酶家族基因。鉴定得到42个烟粉虱羧酸酯酶基因,羧酸酯酶家族蛋白的编码氨基酸长度为302-932个氨基酸残基。比较已完成基因组测序昆虫的羧酸酯酶家族基因发现,蚜虫和烟粉虱的β-esterase类的基因数目高于其它用于比较分析的昆虫的基因数目。而蚜虫和烟粉虱的α-esterase类的基因数目低于其它用于比较分析的昆虫的基因数目。烟粉虱的neuroligin类和乙酰胆碱脂酶基因数目高于其它所有它用于比较分析的昆虫的基因数目。不同发育阶段烟粉虱转录组分析结果表明,卵期和若虫1-2龄若虫的羧酸酯酶的表达聚类在一起,3龄若虫和4龄若虫的羧酸酯酶的表达聚类在一起,再与1-2龄和卵期的表达量聚类,最后再与烟粉虱的雌虫和雄虫聚类。
[Abstract]:The research results show that the amino acid transporter is a large gene family in the organism , which can be involved in protein synthesis , neurotransmission , cell growth regulation , nitrogen metabolism , hormone metabolism and metabolic capacity . The results showed that the number of gene BtAAAP15 and BtAAAP21 was higher than that of other insect pests . The results showed that the number of gene BtAAAP15 and BtAAAP21 was higher than that of other insect pests . The results showed that the number of genes of the BtAAAP15 and BtAAAP21 genes was higher than that of other insect pests .

【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S433

【参考文献】