褐飞虱E74和E78基因的克隆及其功能研究

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褐飞虱(Nilaparvata lugens)繁殖力强,是亚洲许多水稻种植区主要的迁飞性害虫。作为一类专食性昆虫,褐飞虱严重危害水稻作物产量。褐飞虱的E74基因以及在哺乳动物中的同源基因Ets,都属于ETS(E26transformation-specific)转录因子家族的成员。E74基因影响昆虫的化蛹和卵巢发育等,还参与调控卵黄发生和卵黄蛋白原Vg基因的表达。褐飞虱的E78基因是核激素受体超家族成员。E78基因具有调控生殖器官发育、干细胞功能、配子发育和存活的作用。它对于正常的卵子生产和母体对早期胚胎发生的调控也有影响。有关研究表明NlE74基因作为一类早期转录因子可能起到激活NlE78基因表达的作用。NlE74基因和NlE78基因都属于蜕皮激素转运途径中的调节因子。
  本研究中,通过克隆得到了褐飞虱NlE74和NlE78的全长,构建系统发育树进行亲缘性分析;并且做了生物信息分析,预测NlE74氨基酸序列存在ETS家族转录因子结构域,NlE78氨基酸序列存在着相对保守的核受体的配体结合域(NR-LBD)和锌指结构域。qRT-PCR显示NlE74、NlE78基因的时空表达特性,发现在褐飞虱五龄若虫和雌虫卵巢的表达量较高。在RNA干扰实验中发现,在四龄、五龄若虫期对NlE74、NlE78基因以及NlβFTZ-F1的表达下调后,若虫从四龄至五龄期蜕皮失败和五龄至成虫期蜕皮失败比例变高,导致褐飞虱羽化率降低。RNA干扰后褐飞虱的卵巢发育变慢,产卵量减少。通过免疫共沉淀Co-Immunoprecipitation(Co-IP)实验发现,E78蛋白与蜕皮激素信号途径下游调控因子E93存在蛋白相互作用。通过免疫荧光技术进行细胞定位,发现E78、E93基因都在核内表达。RNA干扰下调NlE74、NlE78基因后,将样品进行转录组数据分析,研究发现,表达差异的基因大多为表皮蛋白类基因。本研究的结果表明NlE74基因和NlE78基因与保幼激素、蜕皮激素的信号传导有作用,对于靶标虫害的快速防治有重要意义。
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