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摘要
【目的】获得飞蝗(Locusta migratoria)表皮蛋白Obstructor(Obst)家族基因的c DNA序列,并研究其序列特征和m RNA表达特性,探讨其生物学功能,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】采用生物信息学方法搜索飞蝗转录组数据库获得Obst家族基因c DNA片段,并进行BLAST分析得到Obst家族基因的c DNA序列;采用RACE技术扩增该家族基因的3′c DNA序列,拼接后获得全长;Signal P在线软件分析蛋白的信号肽,SMART网站预测其功能域,并使用Mega 5.10软件中Neighbor-Joining方法,与黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)Obst家族基因和赤拟谷盗(Tribolium castaneum)CPAP3家族基因(Obst家族基因的同源基因)氨基酸序列进行聚类分析;采用real-time quantitative PCR(q PCR)方法检测Lm Obst家族基因在5龄若虫不同组织部位和不同龄期体壁的表达情况,绘制表达图谱;采用RNA干扰(RNAi)技术探讨Lm Obsts对飞蝗发育的影响。【结果】在飞蝗转录组数据库中搜索得到8个Obst家族基因的c DNA片段,通过NCBI进行BLAST分析显示与赤拟谷盗CPAP3、黑腹果蝇Obst高度同源,属于Lm Obst家族基因片段,其中5个是全长序列,3个序列缺失3′端;采用RACE技术获得3′末端c DNA序列;将得到的8个Lm Obst家族基因全长序列进行功能域分析,发现具有Obst家族表皮蛋白的特点,即有1个信号肽与3个几丁质结合域Cht BD2;并与黑腹果蝇、赤拟谷盗同源基因进行进化树的构建,根据进化树分析结果,分别命名为Lm Obst-A1、Lm Obst-A2、Lm Obst-B、Lm Obst-C、Lm Obst-D1、Lm Obst-D2、Lm Obst-E1和Lm Obst-E2。q PCR结果显示Lm Obst-E1和Lm Obst-E2在前肠和后肠高特异性表达,Lm Obst-D1在体壁和前肠高表达,其他Lm Obsts在体壁或外胚层内陷形成的前肠和后肠高表达,在胃盲囊、中肠、马氏管和脂肪体中低表达;Lm Obst家族基因在5龄若虫不同天数体壁的表达趋势比较接近,在5龄前期高表达,中期降到最低,蜕皮前又上升到高水平。采用RNAi技术研究基因的生物学功能,5龄若虫第5天分别注射ds Lm Obst,对照组注射等量ds GFP,48 h后检测沉默效率,发现目的基因表达量显著降低;进一步观察发现,注射ds Lm Obst-E1的5龄若虫80%无蜕皮迹象,在5龄若虫状态下死亡,剩余20%若虫蜕皮延迟1—2 d,并且蜕至成虫后,16 h内全部死亡;其余注射双链的试虫普遍发生蜕皮延迟1—3 d的现象,但未发现其他可见的异常表型。【结论】获得8个飞蝗Lm Obst家族基因,所有Obst家族蛋白功能域保守,均有1个信号肽与3个几丁质结合域Cht BD2;Lm Obsts主要参与飞蝗体壁和前、后肠等外胚层发育来源组织器官的形成。Lm Obst-E1是飞蝗发育所必需的,该基因沉默可导致飞蝗死亡,其他7个Lm Obsts的沉默导致飞蝗发育延迟1-3 d,但无致死效应。
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单位山西大学; 山西省农业科学院植物保护研究所
