褐飞虱Procloting enzyme3的基因克隆与功能研究

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褐飞虱(Nilaparvata lugens,St?l)是我国和东南亚水稻的主要害虫之一,其爆发时会造成重大经济损失。Proclotting enzyme 3(PCE3)是一种带Clip结构的丝氨酸蛋白酶,褐飞虱卵巢转录组测序发现PCE3在卵巢小管上皮栓有特异性表达,而生殖发育对褐飞虱繁殖后代尤为关键,因此深入研究PCE3对于理解褐飞虱生殖生理和褐飞虱防治将有重要意义。本研究克隆了NlPCE3(Nilaparvata lugens Proclotting enzyme 3)基因,对其时空表达模式进行了分析,并用RNA干扰技术揭示了该基因在褐飞虱中的功能。同时,构建了酵母双杂交文库和p GBKT7-NlPCE3-Y2H gold重组菌株,为深入研究NlPCE3互作蛋白打下基础。主要结果如下:(1)NlPCE3基因的克隆、序列分析及时空表达分析。NlPCE3的ORF编码460个氨基酸,预测分子量为52.2 k Da。NlPCE3无跨膜结构域,其N端包含一个20个氨基酸残基构成的信号肽,包含Clip和丝氨酸蛋白酶两个保守结构域。与其他昆虫的Clip丝氨酸蛋白酶比较后发现,仅Clip和丝氨酸蛋白酶这两个保守结构域的同源性较高。NlPCE3与褐飞虱的其余四个PCE同源性较低。荧光定量PCR结果表明,NlPCE3在褐飞虱各个发育时期都有所表达,若虫中表达较低,成虫中表达较高,并且雄虫中的表达尤为高。NlPCE3在褐飞虱成虫的肠道、脂肪体、卵巢和精巢中都有表达。(2)RNA干扰NlPCE3对雌虫和雄虫的影响。ds NlPCE3注射雌虫后,褐飞虱的产卵量急剧减少。进一步研究发现,大量卵滞留在褐飞虱卵巢内,且形状不是正常的香蕉型,而是梨形或球形。NlPCE3干扰后,滤泡细胞中NlPCE3的表达受到抑制,细胞之间的界限不清,这导致卵泡发育异常,卵壳形成异常,排卵受阻。RNA干扰雄虫表明,ds NlPCE3注射雄虫会使与其交配的雌虫产卵量有所变化,影响卵的孵化。解剖干扰后的褐飞虱雄虫发现,其输精管变细,而交配的雌虫体内的受精囊和交尾囊内都有大量精子,这说明RNA干扰不影响精子从雄虫传递到雌虫,但可能影响精子的质量或影响精子受精过程。(3)酵母双杂交文库的构建和p GBKT7-NlPCE3-Y2H gold重组菌株的构建。从褐飞虱总RNA中分离得到总mRNA,通过BP重组和LR重组得到cDNA次级文库,其总克隆数目为1.36E7 CFU;随后转化到酵母Y187,滴度为6.0E7cells/m L,成功构建酵母双杂交文库。以p GBKT7为载体,将NlPCE3的ORF序列用两步连接法构建p GBKT7-NlPCE3载体,转化到Y2H gold酵母菌株,并基于Myc抗原标签进行了Western blot验证。自激活和毒性实验表明该重组菌株不自激、无毒性。这表明重组菌株已成功构建,可用来筛选NlPCE3的互作蛋白。
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