麦红吸浆虫保幼激素合成与代谢相关基因的克隆及表达分析

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保幼激素(JH)是一类重要的昆虫激素,不仅具有调控昆虫发育、变态和生殖的功能,对滞育也具有重要的调控作用。昆虫血淋巴中的JH是由合成与代谢共同维持平衡的,HMGR和FAMe T是参与JH合成途径的重要酶,JHE和JHEH是参与JH降解的重要代谢酶,促进或抑制这些酶的活性,昆虫体内JH失调,导致发育异常,从而达到控制害虫的目的。麦红吸浆虫Sitodiplosis mosellana是最重要的小麦害虫之一,属于完全变态类,具有典型的专性滞育特性。为探究HMGR、FAMe T、JHE和JHEH基因在麦红吸浆虫滞育及发育变态中的作用,本研究利用RACE技术克隆获得了其全长c DNA序列,采用实时定量PCR技术对其相关基因在滞育及发育变态中m RNA表达情况进行了分析。主要结果如下:1.克隆获得的麦红吸浆虫SmHMGR(Gen Bank登录号:MG876766)、SmFAMe T(登录号:MG876767)、SmJHE(登录号:MG876768)和SmJHEH(登录号:MG876769),基因全长c DNA序列分别为2,548、2,051、3,042和1,980 bp,分别编码775、307、579和456个氨基酸残基,预测的蛋白分子量分别为84、33、66和52 k Da,理论等电点分别为8.29、5.00、5.76和8.66。氨基酸序列分析表明,SmHMGR具有HMGR蛋白家族典型的HMG-COA和NADPH结合基序,与冈比亚按蚊Ag HMGR相似性最高为61%;SmFAMe T具有法尼酸甲基转移酶家族典型的Methyltransf-FA结构域,与冈比亚按蚊Ag FAMe T的相似性最高为61%;SmJHE含有酯酶家族典型的5个功能域,与埃及伊蚊Aa JHE的相似性最高为51%;SmJHEH含有环氧水解酶家族保守的EHN和HGWP基序,与致倦库蚊Cq JHEH相似性最高为58%。2.麦红吸浆虫滞育进程中SmHMGR和SmFAMe T基因表达水平差异显著,二者均在滞育前表达水平较低,进入滞育后不变;滞育期间,SmHMGR在10月前维持在稳定水平,但11月即向滞育后的过度期表达量显著上升,12月达到最高,随后开始下降,幼虫恢复发育后降至最低,这与该虫滞育进程中JH滴度变化基本平行,与SmHMGR略有不同,SmFAMe T则在9月后表达水平逐渐升高,11月达到最高,但总体变化趋势一致。表明二者可能在该虫滞育的诱导和维持中发挥作用。3.保幼激素降解酶SmJHE基因在滞育前和滞育期基本很稳定,11月和12月表达水平最低,随后逐渐升高,幼虫恢复发育后达到最高,尤其发育的中后期,表达水平显著高于其它时期。SmJHEH在滞育进程中的表达水平基本恒定。4.麦红吸浆虫不同发育阶段SmHMGR和SmFAMe T表达水平差异显著,SmHMGR在幼虫阶段表达水平均高于蛹期,预蛹表达水平最低,推测该基因可能在麦红吸浆虫幼虫发育和幼虫到蛹的变态过程中起作用。与SmHMGR不同,SmFAMe T在整个蛹期表达水平高于幼虫期,这与JH滴度变化不相符,推测SmFAMe T可能在幼虫到蛹的变态过程中发挥作用。SmHMGR和SmFAMe T均是在雌成虫表达水平高于雄虫,推测二者参与成虫的生殖过程。5.SmJHE基因在1龄和2龄幼虫表达水平很低,发育到3龄时显著升高,预蛹时达到最高,蛹期表达水平显著降低,这与多数昆虫幼虫-蛹变态时JH滴度降低的趋势相反,表明SmJHE在JH的降解中起重要作用。雄成虫表达水平显著高于雌虫,推测该基因可能参与雄虫的生殖过程。与SmJHE不同,SmJHEH在幼虫和蛹期表达水平恒定,推测该基因可能在JH降解中不起主导作用,雌虫表达水平显著高于雄虫。
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