中华淡翅盲蝽耐高温机制初步分析

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中华淡翅盲蝽Tytthus chinensis St(a)l(Heteroptera: Miridae)和黑肩绿盲蝽Cyrtorhinus lividipennisReuter(Heteroptera: Miridae)是田间稻飞虱的重要捕食性天敌,对稻飞虱发生有重要的控制作用,生态学研究已经表明两种盲蝽有不同的高温耐受性,但其分子机制尚未见报道;而且对盲蝽性别差异基因也知之甚少。本研究系统地比较了两种盲蝽高温下的耐受性,利用高通量测序的方法获得了中华淡翅盲蝽的转录组信息,对拼接后的序列进行注释,分析了中华淡翅盲蝽重要的功能基因,特别是性别差异基因和耐热性相关的热激蛋白基因hsps(heat shockptotein genes)。中华淡翅盲蝽的转录组信息为今后分子水平上研究昆虫的适应性奠定了基础。  1.中华淡翅盲蝽与黑肩绿盲蝽耐热性、高温下捕食能力及保水能力比较  利用45℃高温处理中华淡翅盲蝽与黑肩绿盲蝽雌雄成虫后发现,两种盲蝽雌雄成虫存活率存在显著差异,中华淡翅盲蝽雌雄成虫各自的存活时间大约为黑肩绿盲蝽的14倍,说明中华淡翅盲蝽比黑肩绿盲蝽更耐高温。两个种群的雌成虫存活率都略低于雄成虫,但不存在显著差异。随着温度的升高,黑肩绿盲蝽捕食能力显著降低,高温虽然影响中华淡翅盲蝽捕食能力,但到达一定温度(30℃)后捕食能力无显著变化,说明高温对黑肩绿盲蝽捕食能力的影响更显著。高温处理后黑肩绿盲蝽失水量大于中华淡翅盲蝽,但不存在显著性差异,因此,两种盲蝽耐高温差异与其保水能力无关。  2.中华淡翅盲蝽转录组:  本研究分别用中华淡翅盲蝽雌、雄成虫的总RNA构建了cDNA文库,用Illumina HiSeq2500高通量测序平台对中华淡翅盲蝽cDNA文库进行测序,测序获得了30.13 Gb Clean Data,各样品Clean Data均达到4.20 Gb,组装成了252,720条Unigene,10.81%的序列与内华达古白蚁Zootermopsis nevadensis表现出高同源性,17.3%没有与已知的基因匹配,组成了中华淡翅盲蝽的特有转录本。总共有30,592条序列(占所有Unigene总数的12.1%)得到注释,其中25,604条序列与NR数据库中已知的基因相匹配,10,092条注释到了COG数据库的25个类群中,11,789条序列注释到55个GO二级分类,14,709条Unigene注释到258个KEGG通路中。  以FDR小于0.01且差异倍数FC(Fold Change)大于等于2作为筛选标准,中华淡翅盲蝽雌、雄成虫差异达到显著的基因有5,061条,其中上调的2,134条,下调的2,927条,22,381条基因无显著性表达。将筛选获得的5,061条差异基因注释到KEGG数据库后,有1,526条基因涉及175条代谢途径,其中差异基因显著富集的途径有20条,分别是:氨酰-tRNA、基础转录因子、碱基切除修复、DNA复制、范可尼贫血通路、糖胺聚糖生物合成-硫酸乙酰肝素/肝素、鞘糖脂生物合成、河马信号通路-fly、同源重组、错配修复、mRNA监督途径、非同源末端连接、核苷酸切除修复、嘧啶代谢、真核生物核糖体合成、RNA降解、RNA聚合酶、RNA运输、剪接体、萜类化合物主干生物合成。  3.热激基因hsps定量验证及系统进化分析  中华淡翅盲蝽45℃处理18h后发现,与常温对照相比,雌成虫高温处理后sHsp家族的6个基因(shsp-1、shsp-2、shsp-3、shsp-4、shsp-5、shsp-6)、Hsp60家族1个基因(hsp60-1)、Hsp70家族的3个基因(hsp70-2、hsp70-3、hsp70-4)的表达量极显著升高,hsp70-1、hsp90-1无显著性差异;雄成虫sHsp家族的5个基因(shsp-1、shsp-3、shsp-4、shsp-5、shsp-6)、Hsp60家族1个基因(hsp60-1)、Hsp70家族的4个基因(hsp70-1、hsp70-2、hsp70-3、hsp70-4)和Hsp90家族的1个基因(hsp90-1)表达量极显著升高,shsp-2无显著性差异。shsp-1和shsp-2基因在雌虫中的表达量显著高于雄虫,其余基因在雌虫中的表达量均显著低于雄虫。
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