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柑橘木虱(Diaphorina citri)主要危害芸香科植物,是柑橘黄龙病的主要传播媒介,严重威胁柑橘产业发展。目前,防治柑橘木虱是控制黄龙病传播和爆发的主要措施之一。由于化学药剂的不合理使用,导致柑橘木虱对包括毒死蜱和吡虫啉在内的多种农药产生了抗药性。因此,挖掘新的药剂作用靶标对于柑橘木虱的持续防治具有重要意义。几丁质(Chitin)是N-乙酰葡萄糖胺构成的直链多糖,参与昆虫表皮、中肠围食膜及气管的形成,昆虫生长发育过程需要周期性地更替几丁质,包括旧表皮降解和新表皮形成。几丁质酶(Chitinase)能切断N-乙酰葡萄糖胺之间的β-1,4-糖苷键,发挥水解几丁质的作用。昆虫几丁质酶家族基因,参与昆虫蜕皮、围食膜降解、化蛹、羽化、免疫防御等重要生理过程。人类和其他高等动物的代谢过程中不依赖几丁质,以几丁质酶作为害虫防治靶标相对安全。因此,昆虫几丁质酶作为专一性新型杀虫剂作用靶标的研究,具有重要的科研潜力和实践意义。据此,本学位论文基于柑橘木虱基因组数据,通过生物信息学分析鉴定出10个几丁质酶基因,包括8个几丁质酶基因(Chitinase,Cht)和2个成虫盘生长因子(Imaginal disc growth factors,IDGF)基因;运用qPCR技术解析其在不同发育阶段、不同组织、高低温处理、干燥胁迫和20-羟基蜕皮酮(20E)处理的表达模式;测定柑橘木虱羽化前后蛋白组,筛选参与羽化过程的几丁质酶差异表达蛋白,最终利用RNAi技术探究其编码基因在羽化阶段的功能。主要研究结果如下:1柑橘木虱几丁质酶基因全基因组鉴定基于柑橘木虱基因组,参考豌豆蚜和褐飞虱几丁质酶基因序列信息,通过tblastn和tblastp比对获得柑橘木虱几丁质酶基因的核酸和氨基酸序列。根据结构域、外显子、内含子及系统发育分析,共鉴定到10个几丁质酶基因,编码氨基酸长度范围介于236~2,708 bp,蛋白相对分子量大小范围为49.1~306.5 k Da,理论等电点在5.70~8.96之间;外显子数量差异较大,如DcCht8仅有3个外显子,而DcCht6和DcCht10外显子数量在20个以上。10个基因均含有几丁质酶催化域,DcCht1、DcCht7和DcCht10分别有4、3和5个催化域,而其他基因仅含1个。通过多重序列比对分析催化域,DcCht1-a、DcCht7-a、DcCht8、DcCht9、DcCht10-a、DcCht10-b和Dc IDGF1的保守域Ⅱ中的DWEYP序列被其他氨基酸替代,暗示几丁质酶活性缺失;系统发育分析显示,昆虫几丁质酶系统发育树共聚为11个簇,而10个柑橘木虱几丁质酶基因分布在7个簇中,即Group I、II、III、IV、V、VI和VIII。2柑橘木虱几丁质酶基因表达模式解析利用qPCR技术解析柑橘木虱几丁质酶基因在不同发育阶段和不同组织的表达模式。DcCht1、DcCht5和DcCht10在卵期表达量显著高于其他基因。10个几丁质酶基因的转录水平在若虫1~4龄阶段均较低;在5龄若虫到刚羽化雌成虫的过程,DcCht5和DcCht9表达量呈上升趋势,而DcCht10呈下降趋势;相比于其他基因,DcCht5、DcCht7和DcCht9在7日龄雌成虫中显著高表达。Dc IDGF1和Dc IDGF2在柑橘木虱成虫脂肪体特异性高表达。10个几丁质酶基因在中肠和马氏管的表达量均比较低;DcCht5、DcCht9、DcCht10和Dc IDGF2在表皮特异性高表达,暗示其可能参与柑橘木虱表皮代谢过程。分析柑橘木虱几丁质酶在高低温处理、干燥胁迫和20E处理后的表达模式发现,在4℃和16℃低温胁迫下,DcCht6、DcCht7、DcCht9和Dc IDGF1出现不同程度的响应;而在35℃高温条件胁迫10 h后,Dc IDGF1表达量明显增高,暗示其可能参与柑橘木虱的高温调控;DcCht6、DcCht7、DcCht8、DcCht9、Dc IDGF1和Dc IDGF2在干燥胁迫12 h的表达量明显低于6 h处理组;20E处理后,除DcCht2和Dc IDGF2无响应外,其余基因的表达出现不同程度的变化,其中DcCht10在处理3 h、6 h和8 h的表达量显著高于对照,暗示DcCht10与20E调控密切相关。3 DcCht5和DcCht10在羽化阶段的功能探究基于柑橘木虱羽化前后的蛋白组共鉴定到4,253个蛋白,通过GO、COG和KEGG数据库比对分析,分别获得注释蛋白2,513、2,011和2,192个。利用蛋白表达量比值(|FC|≥1.2,P-value≤0.05)筛选到1,059个差异表达蛋白,包含571个上调蛋白和488个下调蛋白。其中,发现27个与表皮相关的蛋白,包括23个表皮蛋白和4个几丁质相关蛋白。结合蛋白结构域及序列比对发现,几丁质相关蛋白包含2个几丁质酶,即DcCht5和DcCht10。采用RNAi技术,探究DcCht5和DcCht10在柑橘木虱羽化过程中的功能。于5龄若虫注射ds RNA 24 h后,DcCht5和DcCht10表达量显著降低,沉默效率分别为76.63%和80.92%。干扰DcCht5和DcCht10均能降低试虫的羽化率和存活率。此外,DcCht5处理组畸形率显著高于对照。综上所述,本学位论文鉴定到10个柑橘木虱几丁质酶基因,解析其在不同发育阶段、不同组织、高低温处理、干燥胁迫和20E处理的表达模式,基于羽化前后蛋白组、生物信息学分析和RNAi技术,阐明DcCht5和DcCht10在羽化阶段的功能。上述结果为今后开发以几丁质酶作为柑橘木虱新型药剂的防治靶标奠定理论基础。