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褐飞虱细胞色素单氧化酶P450和羧酸酯酶基因家族的进化及功能分析
褐飞虱是重要的农业害虫，每年给亚洲各国农业造成难于估量的损失。由于杀虫剂的广泛使用，褐飞虱产生了不同程度的抗药性，给防治工作带来了极大的困难。细胞色素单氧化酶P450是血红蛋白的超家族，对多样的外源化合物和内源化合物的氧化代谢起作用。在昆虫中，已有大量研究表明细胞色素P450酶系对杀虫剂以及植物毒素的解毒代谢方面起着非常重要的作用。羧酸酯酶属于α/β水解酶折叠蛋白，组成一个多基因家族。它能有效催化含羧基酯键，酰胺键和硫酯键的内源性与外源性多种化合物的水解。在昆虫中，关于羧酸酯酶的研究主要集中于其在杀虫剂抗性中的作用。褐飞虱的基因组测序目前已经完成，大量的基因组信息和转录组数据为利用生物信息学方法研究新基因及其功能提供了很大的便利。对与解毒代谢相关的细胞色素P450和羧酸酯酶家族基因的研究，可以为半翅目等害虫的防治提供借鉴，同时也为研究这两大家族基因在昆虫中所承担的生理功能提供参考。本研究利用生物信息学和分子生物学技术从褐飞虱中鉴定了41个细胞色素P450和23个羧酸酯酶基因，从分子水平上分析了这些基因的进化关系，研究了吡虫啉、三唑磷和溴氰菊酯这三种农药对褐飞虱基因的诱导表达作用，其中吡虫啉对9个P450基因有较显著诱导表达作用，它们是NLU028704(CYP4), CYP6ER1, CYP4CE1, CYP4C61, CYP417A1, CYP6CW1, CYP6CS1,c YP18a1，NLU022549(CYP4)。运用RNAi的方法对NLU028704(CYP4)和CYP6ER1基因进行了功能研究，对褐飞虱体内NLU028704(CYP4)和CYP6ER1基因实时荧光定量PCR的检测结果表明，经双链RNA处理的实验组NLU028704(CYP4)和CYP6ER1基因的表达受到了明显抑制，CYP6ER1双链干扰后的褐飞虱若虫对吡虫啉农药的敏感性有所增加，而NLU28704.1(CYP4)基因干扰后敏感性则无显著差异，说明CYP6ER1基因在吡虫啉代谢过程中起到一定的作用。