红铃虫性信息素合成激活肽基因克隆、序列特征及在不同发育阶段的表达分析

作者：许冬; 王玲; 丛胜波; 王金涛; 李文静; 万鹏^*

来源：中国农业科学, 2018, 51(23): 4449-4458.

• 红铃虫
• 性信息素合成激活肽
• 表达分析
• 交配行为
• 棉花挥发物

【目的】克隆红铃虫(Pectinophora gossypiella)性信息素合成激活肽(pheromone biosynthesis activating neuropeptide,PBAN)基因,分析其序列特征,阐明该基因在红铃虫不同发育阶段中的表达规律,以及与交配行为、棉花挥发物间的调控关系,为进一步揭示红铃虫性信息素合成释放机制提供科学依据。【方法】利用RACE技术克隆红铃虫性信息素合成激活肽基因PgosPBAN的全长cDNA序列,应用DNAMAN 6.0对其进行序列分析,利用Protparam、Chou&Fasman等在线分析软件进行蛋白二级结构预测和生物信息学分析;利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)技术检测Pgos PBAN在红铃虫不同发育阶段的表达规律,分析交配行为和棉花挥发物对Pgos PBAN表达水平的影响。【结果】获得了Pgos PBAN全长c DNA序列,Gen Bank登录号为KY987647,该基因c DNA全长1 461 bp,其开放阅读框(ORF)为618 bp,编码205个氨基酸,5′端非编码区长121 bp,3′端非编码区长722 bp;Pgos PBAN编码的氨基酸序列包含了滞育激素、α神经肽、β神经肽、PBAN和γ神经肽5种神经肽,N端还含有一个23氨基酸的信号肽;预测该蛋白分子量为2.41 kD,等电点为9.25;同源性及系统进化树分析发现,Pgos PBAN与15种鳞翅目昆虫的PBAN位于同一分支,其中与Pgos PBAN进化关系最近的是二化螟(Chilo suppressalis)的PBAN(GenBank登录号:ALM30314.1),表明这两个基因可能有共同的祖先基因;PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段存在明显的表达特异性,以成虫期的表达量较高,幼虫期次之,蛹期最低;PgosPBAN在红铃虫雌、雄成虫体内均有表达,且1—5 d内雄性成虫Pgos PBAN表达量显著高于雌性成虫;交配后1—3 d的红铃虫体内Pgos PBAN表达水平显著高于处女蛾;暴露于棉花挥发物1—5 d雄成虫Pgos PBAN表达水平未受到显著影响,而1、8 d雌成虫及8 d雄成虫Pgos PBAN表达水平均显著低于对照。【结论】明确了PgosPBAN的核苷酸、氨基酸序列特征,分析了该蛋白的二级结构特征。根据PgosPBAN在红铃虫不同发育阶段的表达规律以及与交配行为、棉花挥发物的调控关系,推测该基因不仅参与了红铃虫雌性信息素的合成释放,在调控雄性信息素以及调节生长发育等方面可能也扮演着重要角色。

• 单位
  湖北省农业科学院植保土肥研究所; 农业部