分月扇舟蛾三个神经肽基因对保幼激素调控的研究
本文选题：分月扇舟蛾 + 转录组 ； 参考：《东北林业大学》2016年博士论文
【摘要】：神经肽是一类由神经细胞分泌并释放到血液或血淋巴中的肽类激素。在昆虫中,它们几乎可以调节所有的生理、发育和行为。对神经肽表达模式和生物功能等研究不仅有助于更好的了解昆虫生命活动,也为开发基于神经肽新型农药提供理论基础。保幼激素(Juvenile hormone:JH)在昆虫中能够调节昆虫的生长发育及生殖。因此,阻断保幼激素的合成被认为是以昆虫生长发育为靶标的特异性杀虫途径。明确神经肽对JH的调控机制及调控位点是昆虫生物学研究中的一个重大挑战。本研究成功构建分月扇舟蛾(Clostera anastomosis)各虫态混合样品的转录组,并以此为基础获得了一个新的编码抑咽侧体神经肽(allatostatin)基因——ASTCC。另外,本文也研究了几个神经肽基因的表达模式,并通过RNA干扰(RNA interference:RNAi)的方法研究了其在分月扇舟蛾中对JH调控的生物功能。主要研究结果如下：转录组序列经组装得到46304条unigene,其中注释到Nr数据库的有23259条,14140条进行了KEGG代谢途径分析,7091条进行了COG分类,6387条进行了GO分类。这些数据不仅可以为神经肽基因功能研究提供有效途径,同时还为今后挖掘和研究其他功能基因提供了参考。通过分析转录组数据成功获得了C. anastomosis ASTCC基因编码区序列,全长324bp。多序列比对及系统发育分析发现ASTCC基因有一个4个半胱氨酸形成的两个二硫键的保守功能区,与家蚕的同源性最高。神经肽基因表达模式的研究结果显示,ASTC、ASTCC、AT三个神经肽基因主要在头和中肠表达,在体壁中只有痕量表达。这种表达模式证明了它们作为咽侧体(corpora allata, CA)调节因子的假说。这几个神经肽基因在中肠中的转录水平也很高说明它们还有作为CA调节因子以外的其它功能。JH合成途径中的几个关键酶基因表达特征显示,在C.anastomosis中5个JH合成途径关键酶基因：乙酰乙酰CoA硫解酶(ACTA), HMG-CoA合成酶(HMGS),HMG-CoA还原酶(HMGR)、法尼基焦磷酸合酶(FPPS)、保幼激素酸甲基转移酶(JHAMT)的时间表达模式具有一定的差异,但主要都在头中表达,在中肠和体壁中的表达量非常低,说明在不同时期负责JH合成调控作用的基因不同,而头部则是JH生物合成的高度特异性组织。神经肽基因在各阶段的表达水平显示,ASTCC和ASTC两个基因在幼虫期和蛹期有着相似的生物学功能,但在成虫期出现了差异。而在整个生长发育过程中,ASTCC的表达量显著高于ASTC,即在C. anastomosis中ASTCC基因的作用可能更主要。另外,本研究利用RNAi方法研究了这几个神经肽基因的功能,在C. anastomosis不同虫态的RNAi成功且特异地沉默了标靶基因。ASTC, ASTCC和AT基因被干扰后对C. anastomosis幼虫和蛹的化蛹率、羽化率、死亡情况以及幼虫期JH滴度没有显著影响；在自然状态下以及ASTC或ASTCC基因被成功干扰后,与JH合成关键酶基因之间的相关性研究显示,在幼虫期和蛹期无论是自然状态下还是ASTC或ASTCC基因被干扰后与几个基因都无显著相关性。进一步证明了ASTCC和ASTC两个基因在幼虫期和蛹期对JH的合成都没有调控作用。但是在雌成虫中,ASTCC基因被干扰后降低了卵的孵化率,在分子水平,ASTCC基因被干扰,ASTC的表达量与ACTA、HMGS基因的表达水平,尤其是与JH合成途径的关键基因----JHAMT的表达量呈显著负相关,说明ASTCC基因对JH的合成调控有阶段特异性,只在雌成虫中有调控作用。而相反地,在成虫期,自然状态下以及ASTC基因被干扰后,ASTC的表达量与JH合成酶基因的表达水平都没有相关性,说明在C.anastomosis雌成虫中对JH生物合成有调控作用的allatostatin神经肽基因是ASTCC而非ASTC。当ASTC或ASTCC被成功干扰后,二者转录水平之间没有相关性,说明ASTCC和ASTC两个基因在C.anastomosis中的作用是相互独立的。注射H2O和dsGFP后,靶基因的表达水平在幼虫期和蛹期与未处理昆虫没有差异,验证了在C.anastomosis中RNAi应是特异的,没有脱靶效应。本文成功利用RNAi的方法探索了分月扇舟蛾ASTC、ASTCC、AT三个神经肽基因的功能。结果表明,在幼虫期和蛹期三个神经肽基因对分月扇舟蛾生长状况和JH合成途径基因都没有影响。而在成虫期,对分月扇舟蛾产生影响的抑咽侧体神经肽基因是ASTCC基因而非ASTC。AT因在成虫期可能通过HMGS、HMGR、FPPS (?)JHAMT来调控JH的生物合成。本研究为弄清在昆虫中神经肽基因调控JH的作用机制奠定了基础,也为以阻断保幼激素合成作为靶标的新的杀虫途径的开发提供了新线索。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S763.42
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，本文编号：1738131
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