朱砂叶螨超氧化物歧化酶基因的克隆与表达分析

来源 :南昌大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wlc198812
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朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus(Boisduval)隶属于蛛形纲、蜱螨亚纲、叶螨科,是一种世界性的农业害螨,会危害豆类、棉花、蔬菜和果树等经济作物以及观赏植物。长期以来,对朱砂叶螨的防治主要以化学药剂为主,在应对环境胁迫时,机体内抗氧化酶在生理生化方面会发生一系列变化,而对于抗氧化酶基因在分子水平上的变化尚不清楚。本文以朱砂叶螨为研究对象,运用RT-PCR结合RACE技术克隆得到了朱砂叶螨3个超氧化物歧化酶SOD基因cDNA的全长,并进行了序列分析,并且通过qRT-PCR技术研究SOD基因在逆境胁迫下的mRNA表达水平,主要研究结果如下:一、朱砂叶螨超氧化物歧化酶基因序列的特征分析克隆得到了朱砂叶螨细胞质Cu/ZnSOD、细胞外Cu/ZnSOD和线粒体MnSOD的cDNA全长,分别命名为TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3。TcSOD1基因GenBank登录号为KY348746,全长827 bp,其中开放阅读框(ORF)长为459 bp,编码152 aa,分子质量约为15.559 kDa,理论等电点pI为6.02,其氨基酸序列包含2个签名基序,分别是43-53(GFHIHEFGDNT)和137-148(GNAGARSACGVI),Cu2+结合位点为His45,His47,His62和His119,Zn2+结合位点为His62,His70,His79和Asp82。TcSOD2基因GenBank登录号为KY348747,全长1034 bp,其中ORF为699 bp,编码232 aa,分子质量约为25.154kDa,理论等电点pI为6.48,其氨基酸序列包含1个签名基序:109-119(GFHIHQFGSIL),Cu2+结合位点为His111,His113,His128和His186,Zn2+结合位点为His128,His136,His145和Asp148,TcSOD2氨基酸序列N端有一个含有17 aa的信号肽(MKISFCFLILLITKILS)。TcSOD3基因GenBank登录号为KY348748,全长1003 bp,ORF为678 bp,编码225 aa,分子质量约为24.657 kDa,理论等电点pI为7.86,其氨基酸序列含有一个签名基序:186-193(DVWEHAYY),Mn2+结合位点为His53,His101,Asp186和His190。序列多重比对的结果表明:细胞质Cu/ZnSOD和线粒体MnSOD相对保守,而细胞外Cu/ZnSOD较为多样。系统发育分析表明:SOD明显的分为两大支,一大支为Cu/ZnSOD,另一大支为MnSOD,而Cu/ZnSOD又可以分为两支,一支为细胞质Cu/ZnSOD,一支为细胞外Cu/ZnSOD。二、朱砂叶螨超氧化物歧化酶基因在温度胁迫下的表达分析朱砂叶螨雌成螨分别在4°C、25°C和40°C处理2 h后,α-TUB和RPS18作为内参基因,荧光定量PCR检测不同温度处理后TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3基因的相对表达水平,25°C处理作为对照,得出:和25°C对照组相比,4°C处理组的TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3基因的相对表达水平均显著下调(P<0.05),分别为25°C对照组的0.344,0.287和0.358倍;40°C处理组的TcSOD1和TcSOD2基因的相对表达水平均显著下调(P<0.05),分别是对照组的0.481,0.291倍,而TcSOD3基因的相对表达水平无显著差异。三、朱砂叶螨超氧化物歧化酶基因在杀螨剂胁迫下的表达分析采用叶碟浸渍法,分别用阿维菌素、甲氰菊酯、炔螨特和丁氟螨酯的LC50剂量处理朱砂叶螨雌成螨,清水处理作为对照组。α-TUB和RPS18作为内参基因,荧光定量PCR检测不同杀螨剂处理的朱砂叶螨TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3基因的相对表达水平,结果如下:和对照组相比,阿维菌素处理组TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3基因的相对表达水平均显著下调(P<0.05),分别为对照组的0.450、0.147和0.663倍;甲氰菊酯处理组TcSOD1和TcSOD2相对表达水平显著下调(P<0.05),分别是对照组的0.794,0.201倍,而TcSOD3相对表达水平显著上调(P<0.05),为对照组的2.774倍;炔螨特和丁氟螨酯处理组TcSOD2相对表达水平显著下调(P<0.05),为对照组的0.655和0.397倍,而TcSOD1和TcSOD3无明显变化。综上所述,本研究首次克隆获得了朱砂叶螨三种SOD基因:TcSOD1,TcSOD2和TcSOD3,并研究其在不同温度及杀螨剂下的表达调控,为后续深入探究SOD的抗氧化功能奠定基础,为害螨防治策略的制订提供理论数据。
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