斑痣悬茧蜂化学感受基因鉴定、组织表达谱及体外表达的研究

来源 :江苏科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:xiameng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
斑痣悬茧蜂Meteorus pulchricornis属膜翅目茧蜂科,是斜纹夜蛾Spodoptera litura、甜菜夜蛾Spodoptera exigua等鳞翅目害虫的重要优势寄生性天敌,寄主范围广,是控制鳞翅目害虫数量的重要自然因子。近年来,随着各种测序技术、分子生物学及生物信息学技术的迅猛发展,一大批昆虫的化学感受基因被鉴定出来,极大的丰富了我们对昆虫化学感受机制的认识,但已报道的案例多集中在鳞翅目、鞘翅目等昆虫中,对膜翅目寄生性昆虫的化学感受研究仍较为缺乏。寄生蜂的化学感受系统在其取食、交配和产卵等行为中具有举足轻重的作用。寄生蜂在复杂的化学环境中成功定位寄主是其成功寄生害虫、胁迫害虫种群动态及自身繁衍的基础条件,对寄生蜂化学感受机制的研究有助于我们深入了解寄生蜂搜寻行为生态学机制,理清寄生效率与化学信号介导的寄生蜂寄主识别间的关系,也对更好的利用寄生蜂开展害虫生防实践具有重要的参考价值。本论文研究内容包括:(1)通过二代转录组测序,从斑痣悬茧蜂触角中获得一系列的化学感受基因,对气味结合蛋白(OBPs),化学感受蛋白(CSPs),感觉神经元膜蛋白(SNMPs),气味受体(ORs),离子受体(IRs),味觉受体(GRs),羧酸酯酶(CXEs),谷胱甘肽S转移酶(GSTs)进行序列比对,并构建系统进化树。利用qPCR检测OBPs,GRs,CXEs,GSTs在不同组织中的表达水平。(2)通过二代转录组测序,从斑痣悬茧蜂产卵器转录组中鉴定出一系列的化学感受基因(OBPs,CSPs,ORs,IRs,GRs)。对其进行序列比对和系统进化树构建。采用qPCR实验构建产卵器OBPs的组织表达谱。另外通过扫描电子显微镜观察和记录其形态结构和感器类型。(3)筛选触角特异性表达的MpulOBP9。根据其ORF序列,利用Primerprimer 5软件设计特异性引物,以及筛选合适的酶切位点,构建MpulOBP9/pet32a(+)重组质粒,通过原核表达扩大培养获得重组蛋白。利用镍柱层析纯化重组蛋白,并利用肠激酶切除His标签,最后利用离子柱纯化获得目的蛋白。所有结果如下:  构建了斑痣悬茧蜂触角转录组数据库,共拼接出34,967个unigenes,N50值为2482bp,鉴定出的unigenes与毁侧沟茧蜂Microplitis demolitor相似度最高。 系统进化分析预测这些化学感受基因具有较高的同源性。使用生物信息学方法,共鉴定出16个气味结合蛋白基因MpulOBPs,8个化学感受蛋白基因MpulCSPs,99个气味受体基因MpulORs,19个离子受体基因MpulIRs,13个味觉受体基因MpulGRs,1个感觉神经元膜蛋白基因MpulSNMP。qPCR结果表明14个MpulOBPs(MpulOBP1和MpulOBP4-16)在触角表达水平高于其它组织,推测这些基因可能在斑痣悬茧蜂的嗅觉信号识别中发挥关键作用。MpulOBP2和MpulOBP3分别在足和腹部中高表达,推测这些MpulOBPs可能还参与了斑痣悬茧蜂体内其它生理功能。9个MpulGRs(MpulGR1,MpulGR 3,MpulGR 5,MpulGR 7,MpulGR 9,MpulGR 10,MpulGR 11,MpulGR 12,MpulGR 13)在触角表达水平明显高于足和腹部,推测这些MpulGRs可能在斑痣悬茧蜂的化学信号感知中具有重要的作用。  为全面了解斑痣悬茧蜂对嗅觉信号的感受过程,揭示气味分子被感知后的降解代谢机制。对斑痣悬茧蜂触角气味降解酶(Odor Degrading Enzymes,ODEs)基因进行预测并构建组织表达谱。共鉴定出20个羧酸酯酶基因MpulCXEs,13个谷胱甘肽S转移酶基因MpulGSTs。qPCR结果表明,9个MpulCXEs(MpulCXE1-3,MpulCXE 9,MpulCXE 13,MpulCXE 14,MpulCXE 16,MpulCXE 18,MpulCXE 20)在触角中高表达,还有9个MpulCXEs(MpulCXE5,MpulCXE 7,MpulCXE 8,MpulCXE 10-12,MpulCXE 15,MpulCXE 17,MpulCXE 19)在非嗅觉感受器官(腹部)中高表达。MpulCXE4在产卵器中高表达,而MpulCXE6在触角和腹部中具有相似的表达量。4个MpulGSTs(MpulGST2和MpulGST6-8)主要在触角中表达。9个MpulGSTs(MpulGST1,MpulGST3-5,MpulGST9和MpulGST10-13)在腹部中高表达。MpulGST11在触角和腹部的表达量相似。预测这些气味降解酶在斑痣悬茧蜂的化学感受系统和寄生蜂体内外源物质代谢中可能具有重要作用。  为了探索寄生蜂产卵器在斑痣悬茧蜂嗅觉感受中的作用,首先对产卵器的感器类型和结构特征进行了鉴定。扫描电子显微镜观测显示产卵器上有毛形感器、栉型感器等构造,产卵瓣顶端具有锯齿状结构。构建了斑痣悬茧蜂产卵器转录组数据库,共拼接出51,893个unigenes,N50值为1727bp,鉴定出的unigenes与毁侧沟茧蜂Microplitis demolitor相似度最高。经生物信息学分析,共鉴定出12个OBPs基因,8个CSPs基因,25个ORs基因,21个IRs基因,5个GRs基因和5个SNMPs基因。系统进化分析预测这些化学感受基因具有较高的同源性。qPCR结果显示10个MpulOBPs(MpulOBP17-22,MpulOBP24,MpulOBP25,MpulOBP27,MpulOBP28)在触角中高表达。MpulOBP26在足中高表达。MpulOBP23在触角和胸中具有相似表达量。预测触角高表达的MpulOBPs反馈调节产卵器中的化学感受过程,但是产卵器的调节功能还需要进一步验证。  鉴于MpulOBP9在斑痣悬茧蜂触角中高度特异性表达,进一步对其进行基因克隆、原核表达、蛋白纯化。将MpulOBP9目的片段构建于pet32a(+)表达载体上,导入大肠杆菌BL21经IPTG诱导表达。SDS-PAGE分析结果显示MpulOBP9/pet32a(+)重组蛋白主要以可溶性形式存在,经过镍离子层析分离纯化。利用肠激酶切除His标签,再使用离子柱层析进一步纯化获得较高浓度的目的蛋白。为后续深入研究斑痣悬茧蜂OBP蛋白功能提供重要基础。  本论文的研究结果对揭示斑痣悬茧蜂的化学感受机制具有重要意义,能够促进对寄生性昆虫寄主栖境选择、寄主定位、成功寄生等行为生态学机制的了解。同时也可为构建桑园害虫绿色防控体系提供科学参考和依据。
其他文献
社会关于“停课不停学”的热议一直不断,面向小学生开展20分钟的在线教学成为教育界面临的一个新课题.本文从实施策略、教学内容、教学模式、教学评价四个方面进行实践与探索
本论文分三个试验探讨了水苏糖对肉仔鸡生产性能、养分消化率和肠道微生物等的影响。(1)用体外发酵法研究了不同梯度水苏糖制剂以及不同棉籽糖类寡糖对42d肉鸡盲肠微生物的作
对引入云南试种的摩洛哥香叶进行了繁殖技术、得油率、生物学产量的测定和研究,其最佳育苗时间为9~11月,最适采收期5~6月和9~10月。与香叶天竺葵比较,经济价值较高。最后提出云
对青海省三角城种羊场草地农业生态系统中的气候、土壤、植被及草地畜牧业生产等进行了全面调查,结合TM影像资料,进行了系统分析研究,取得了以下主要研究成果:1.植被分布和土
乳蛋白的合成需要有效的氨基酸和大量的能量。体内实验证明赖氨酸,蛋氨酸和葡萄糖可以调节泌乳奶牛乳蛋白的产量。不仅如此,赖氨酸和蛋氨酸的比例及绝对含量通过细胞信号转导
本研究采用组织块培养法建立人胎儿皮肤成纤维细胞系,对培养的F12、F20代细胞进行核型分析,发现85.6%、83.3%的细胞染色体核型保持正常的倍数(2n=46)。 以人胎儿成纤维细胞作
分子遗传标记广泛用于动物起源进化和遗传多样性研究。不同于线粒体和常染色体 DNA,Y 染色体分子遗传标记反映动物的父系遗传特征,提供父系起源证据。常用的 Y 染色体特异性分
在新闻报道中,我们经常遇到突发事件。突发事件分两类:一类是自然性突发事件,指由于自然原因引发的具有严重的破坏性和较大影响力的非正常事件,如自然灾害和非人为的重大交通
中国大豆科学界参阅中文文献情况的分析韩天富(东北农业大学农学系哈尔滨,150030)引文分析是评价学术刊物和学术论文质量的文献计量学方法之一。一呻1物或一篇论文被他人引用的次数多麻
本论文主要是进行的脂联素对家禽中骨骼肌脂肪代谢的调控机制的研究。本试验从“脂肪酸氧化影响脂肪沉积”的方向入手,研究脂联素调控肉鸡骨骼肌脂肪沉积中的作用。本试验建