基于致倦库蚊转录组的溴氰菊酯抗性相关基因分析

作者：沈瑞鑫; 王意婷; 李春晓; 吴家红; 赵彤言; 陈艳^*

来源：中国寄生虫学与寄生虫病杂志, 2020, 38(04): 453-463.

DOI：10.12140/j.issn.1000-7423.2020.04.010

• 致倦库蚊
• 溴氰菊酯
• 抗性基因
• 转录组测序
• 实时定量PCR

目的通过对致倦库蚊溴氰菊酯敏感株和抗性株进行转录组分析,筛选可能与抗性相关的差异表达基因。方法对致倦库蚊实验室敏感株(SS株)、海南株(HN株)和溴氰菊酯药筛抗性株(RR株) 3个不同抗性水平的株系进行生物测定,分别构建3个株系的cDNA文库,提取RNA,进行转录组测序。基于FPKM值进行差异性分析,对差异基因进行GO和KEGG功能注释与富集分析。筛选出致倦库蚊不同株系中表达量有显著性差异的基因,并采用实时定量PCR验证。结果生物测定结果显示,与致倦库蚊SS株相比,HN株和RR株的抗性倍数分别达到了4 828倍和197 241倍,为高等抗性水平。RNA-seq测序结果显示,致倦库蚊SS株、 HN株和RR株转录组共注释基因转录本197 079个。GO富集分析结果显示,在结合、催化活性、细胞过程、代谢过程、单一生物过程、细胞、细胞连接、细胞器中基因富集数量较多。KEGG富集分析结果显示,在富集度最高的前20个条目中,RR株主要富集于剪接体、核糖体等通路,HN株则主要富集于剪切体、 RNA转运、 hedgehog信号通路、细胞周期、核苷酸切除修复、 DNA复制等方向。基于FPKM值的差异性分析结果显示,致倦库蚊RR株和HN株较SS株均上调的有5 357个,均下调的有10 978个。与溴氰菊酯抗性相关基因的靶向性筛选结果显示,与SS株相比,RR株和HN株注释的细胞色素P450基因、谷胱甘肽转移酶基因、气味结合蛋白基因、气味受体基因、视觉基因、核糖体蛋白基因和碳酸酐酶基因转录本中,均上调的分别为100、 17、 13、 4、 16、 191和1个,均下调的分别为253、 48、 43、 4、 15、 504和9个。从上调基因中挑选的12个基因(2个细胞色素P450基因、 1个谷胱甘肽转移酶基因、 1个视觉基因、 1个核糖体蛋白基因、 1个碳酸酐酶基因、 1个核酸内切酶基因、2个气味结合蛋白基因、 3个气味受体基因)进行实时定量PCR验证结果显示,在RR株和HN株中,这12个基因较SS株均显著上调,其中RR株较SS株上调1.62～80.26倍,HN株较SS株上调2.01～189.48倍。相关性分析结果显示,12个目标基因的RNA-seq结果与实时定量PCR结果在HN株和RR株中均呈正相关(r=0.802、0.710)。证明这12个目标基因的实时定量PCR结果与转录组测序结果趋势一致。结论基于高通量测序结果和定量PCR验证分析,致倦库蚊中的某些细胞色素P450基因、谷胱甘肽S转移酶基因、视觉基因、嗅觉蛋白基因可能在其对溴氰菊酯的抗性中起一定作用。

• 单位
  病原微生物生物安全国家重点实验室; 贵州医科大学; 基础医学院