柑桔粉虱转录组分析及抗逆基因的鉴定研究

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柑桔粉虱Dialeurodes citri (Ashmead)是一种世界分布的害虫,近几年在中国柑桔产区的危害日益加重,然而对其研究却相当滞后,目前尚未建立有效的针对柑桔粉虱的室内毒力测定的方法,而分子生物学的研究更是极少报道,如何开展柑桔粉虱的抗性监测以及抗逆性分子机制的研究,是亟待解决的问题。随着新一代高通量测序技术的出现和发展,在缺乏基因组信息的情况下,可以在转录组水平上获得特定组织、器官和个体的基因信息及其表达情况,该技术在昆虫学的应用极大地推动了昆虫分子生物学的研究。本学位论文着眼于开展柑桔粉虱对几种药剂敏感性测定,利用高通量测序技术较为全面的获取柑桔粉虱转录组信息,在基因注释和表达模式解析的基础上,筛选并鉴定主要抗逆基因,为杀虫剂新靶标的开发以及药剂代谢机理的研究奠定基础;同时基于柑桔粉虱转录组数据,发掘其功能SSR,以期获得可供其种群遗传学研究所需的分子标记,以此为切入点,在分析文献的基础上,探讨基于转录组数据库发掘昆虫微卫星位点的前景和挑战,进而建立一套简单有效的操作流程;主要研究结果如下:1.初步建立了稳定、高效的室内毒力测定方法——琼脂保湿浸叶法。确定了柑桔粉虱对7种杀虫剂的敏感性,这7种杀虫剂的活性从高到低依次为阿维菌素>氟虫腈>吡虫啉>多杀菌素>高效氯氰菊酯>毒死蜱>丁硫克百威。2.利用高通量测序技术对柑桔粉虱进行转录组测序,共获得43075个转录本,总长度为23238374bp,平均长度为539bp;运用paired-end joining和gap-filling技术进一步拼接得到36766个Unigene,其中包含的总碱基数为18282349bp。将36766个Unigene提交至NCBI蛋白质数据库(Nr)进行BLASTX比对,设置的阈值E为10-5,得到了16460个有效注释结果。同时,利用其它数据库如:Nt、Swiss-Prot、GO、COG、KEGG及TrEMBL数据库进行比对注释,分别获得11458,14441,4850,5731,7507和16452个Unigene。综合所有数据库比对结果,共17788条Unigene得到成功注释。3.将柑桔粉虱转录组Unigene与Nr数据库中多种昆虫抗逆性相关基因(解毒代谢酶和热激蛋白基因)进行比对,共鉴定出117个与解毒代谢相关的Unigene。它们包含了主要的解毒代谢酶类如谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)、羧酸酯酶(CarEs)和细胞色素P450。通过系统发育分析得出,谷胱甘肽S-转移酶分属于Sigma、Delta、 Epsilon、Omega家族,羧酸酯酶分属于Clade A、Clade D和Clade E家族,细胞色素P450分属于CYP4、CYP3和CYP2三个家族。此外,从柑桔粉虱转录组中共鉴定出67个热激蛋白Unigene,它们主要编码sHsps、Hsp60、Hsp70、Hsp90和Hsp100,其数目分别是18、4、36、8和1个。抗逆性相关基因的挖掘和鉴定为后续其功能的研究提供了基础数据。4.通过生物信息学方法,从柑桔粉虱转录组数据库中共筛选得到EST-SSR序列150个。其中,二碱基、三碱基、四碱基、五碱基和六碱基重复Simple Sequence Repeat (SSR)分别为30、64、27、23和5个,依次占SSR总数的20%、42.67%、18%、15.33%和3.33%。其中可用于设计引物的SSR为79个,研究结果为柑桔粉虱SSR发掘及其种群遗传结构的研究奠定了坚实的基础。
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