【摘 要】
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昆虫翅型分化分子机制是近年来昆虫学科的热门研究领域之一。本实验室前期研究发现,3龄末期无翅型萝卜蚜Lipaphis erysimi的组蛋白乙酰化水平高于3龄末期有翅型萝卜蚜,并且在沉默组蛋白乙酰转移酶基因Le KAT2B（Lysine acetyltransferase 2B）后,有翅型萝卜蚜的比例明显增加,因此推测组蛋白乙酰化在萝卜蚜翅型分化中发挥重要作用。为进一步探索组蛋白乙酰化在萝卜蚜翅型分
【基金项目】
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国家重点研发计划《主要经济作物重要及新成灾虫害绿色综合防控关键技术》的课题《钻蛀性果树害虫绿色防控技术研发及集成与应用》的资助,课题编号:2019YFD1002102；
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昆虫翅型分化分子机制是近年来昆虫学科的热门研究领域之一。本实验室前期研究发现,3龄末期无翅型萝卜蚜Lipaphis erysimi的组蛋白乙酰化水平高于3龄末期有翅型萝卜蚜,并且在沉默组蛋白乙酰转移酶基因Le KAT2B（Lysine acetyltransferase 2B）后,有翅型萝卜蚜的比例明显增加,因此推测组蛋白乙酰化在萝卜蚜翅型分化中发挥重要作用。为进一步探索组蛋白乙酰化在萝卜蚜翅型分化中的作用,重点研究了组蛋白去乙酰化酶基因LeHDAC4（Histone deacetylase 4）在萝卜蚜翅型分化中的功能。主要研究结果如下:1.萝卜蚜LeHDAC4基因DNA序列全长为4333bp,开放阅读框（Open Reading Frame,ORF）3171bp;该基因共编码1056个氨基酸,第646-963位氨基酸存在一个典型的Hist-deacetyl功能域;系统发育树的结果显示,该氨基酸序列与麦双尾蚜Diuraphis noxia的HDAC4基因氨基酸序列同源性最近,其次是桃蚜Myzus persicae和豌豆蚜Acyrthosiphon pisum。Le Ubx基因DNA序列全长1922bp,ORF序列1026bp;该基因共编码331个氨基酸,第242-304位氨基酸有一个典型的HOX功能域;系统发育树的结果显示该氨基酸序列与豌豆蚜、桃蚜以及玉米缢管蚜Rhopalosiphum maidis的Ubx基因同源性都较近。2.利用q RT-PCR分析有翅型和无翅型萝卜蚜各个龄期之间LeHDAC4的表达差异,结果显示在两种诱导条件下得到有翅型和无翅型萝卜蚜中,LeHDAC4基因在各龄期中均有表达;其中,有翅诱导条件下得到的2龄、3龄和4龄萝卜蚜和无翅诱导条件下得到的2龄、3龄和4龄有翅萝卜蚜之间,LeHDAC4基因的表达无显著性差异。3.通过饲喂法干扰萝卜蚜体内LeHDAC4基因的表达,结果显示,饲喂ds LeHDAC4-1和ds LeHDAC4-2分别使LeHDAC4的表达量下调39%和22%。饲喂ds GFP后对照组有翅蚜比例为53%,干扰组有翅蚜比例分别降低到对照组的35.8%和39.6%,翅型比例差异显著;干扰LeHDAC4基因后,通过q RT-PCR检测萝卜蚜翅发育基因Ubx（Ultrabithorax）、Ap（Apterous）、Sal（Spalt major）的表达变化以及胰岛素通路基因In R1（Insulin-like receptor 1）、In R2（Insulin-like peptide receptor2）、ILP3（Insulin-like peptide 3）和ILP5（Insulin-like peptide 5）的表达变化,结果显示Ubx的表达量明显上调,Ap和Sal的表达量明显下调,ILP3和ILP5的表达量下调,In R2的表达量上调一倍以上。以上结果表明,LeHDAC4基因可能通过以下两条途径调控萝卜蚜的翅型分化:直接调控Le Ubx的表达从而调控翅型分化;调控胰岛素通路活性,从而调控Le Ubx的表达,最后影响萝卜蚜翅型分化。4.设置对照组ds GFP组,处理组ds LeHDAC4+ds Le GFP组、ds Le Ubx+ds GFP组和ds LeHDAC4+ds Le Ubx组。结果显示,LeHDAC4和Le Ubx之间或许存在反向调控关系,即其中某一方的表达量升高或降低,会使另一方的表达量产生相反的变化。翅型分化结果显示,对照组有翅蚜比例为53%,沉默LeHDAC4基因后,有翅蚜比例降低到对照组的43.4%;沉默Le Ubx基因后,有翅蚜比例为55%,与对照组有翅蚜比例无显著差异,但有上升趋势;同时饲喂两个基因的ds RNA后,有翅蚜比例回升到47%,表明LeHDAC4可能通过Le Ubx切入萝卜蚜翅发育网络,从而调控萝卜蚜翅型分化。5.干扰LeHDAC4和Le Ubx基因的表达对萝卜蚜造成了致死效果。饲喂ds RNA后,干扰组的试虫死亡率在饲喂ds RNA的前四天中最高,四天后逐渐降低,生存曲线分析结果一致,结果说明沉默LeHDAC4和Le Ubx基因对试虫有致死效果;另外,单独饲喂ds Le Ubx和同时饲喂两种ds RNA的试虫存活率降低到对照组的41.8%和32.9%,或许可以作为萝卜蚜防治的潜在靶标基因。
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