梨小食心虫幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因的筛选

作者：吕栋标; 张战利; 冷春蒙; 袁向群; 李怡萍^*

来源：昆虫学报, 2022, 65(11): 1411-1425.

DOI：10.16380/j.kcxb.2022.11.002

• 梨小食心虫
• 中肠转录组
• 基因表达
• 消化酶
• 解毒酶

【目的】挖掘梨小食心虫Grapholita molesta幼虫中肠中高表达消化酶和解毒酶基因，为今后研究以肠道为靶标的新型农药和转基因作物提供理论依据。【方法】基于梨小食心虫4龄幼虫中肠转录组高通量测序数据的FPKM值，筛选高表达基因，进行GO功能注释和KEGG通路富集分析，并使用BLAST软件进行比对筛选高表达的消化酶和解毒酶基因，利用MEGA对这些高表达的消化酶和解毒酶及其他鳞翅目昆虫的同源蛋白进行系统发育分析。利用qRT-PCR技术对梨小食心虫幼虫不同龄期中肠中的高表达代表性消化酶和解毒酶基因表达量进行定量分析和验证。【结果】在GO数据库中注释了103 677个在梨小食心虫4龄幼虫中肠中高表达基因，包括细胞组分、分子功能和生物学进程三大类功能共41个分支。KEGG通路分析表明，10 846个高表达基因参与了5类生化代谢通路。筛选到具有完整开放阅读框的消化酶基因17个[5个胰蛋白酶(trypsin, TRY)基因、3个氨肽酶(aminopeptidase, APN)基因和9个羧肽酶(carboxypeptidase, CP)基因]和解毒酶基因32个[11个谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase, GST)基因、13个细胞色素P450(cytochrome P450, CYP450)基因和8个羧酸脂酶(carboxylesterase, CarE)基因]。系统发育分析结果表明，梨小食心虫的消化酶同源聚类分支较为分散，GSTs和CYP450s分支聚类较为集中，但都至少与1个鳞翅目昆虫同源蛋白聚在一支。qRT-PCR验证结果表明，消化酶和解毒酶基因在不同龄期梨小食心虫幼虫中肠中的表达量差异显著，表达量均在4龄幼虫期最高。【结论】本研究成功筛选和验证部分梨小食心虫幼虫中肠中高表达的消化酶和解毒酶基因，明确其与鳞翅目其他昆虫同源蛋白的进化关系。研究结果为鳞翅目其他近缘昆虫的转录组分析和以肠道为靶标的害虫防治提供了参考。

• 单位
  陕西省植物保护工作总站; 西北农林科技大学; 农业部