【摘 要】
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小菜蛾是世界性害虫,主要危害十字花科蔬菜,研究昆虫抗药性的模式昆虫。本文通过研究抗性(抗毒死蜱品系)和敏感小菜蛾(幼虫、蛹以及成虫)在不同高温条件下线粒体凋亡路径上游
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小菜蛾是世界性害虫,主要危害十字花科蔬菜,研究昆虫抗药性的模式昆虫。本文通过研究抗性(抗毒死蜱品系)和敏感小菜蛾(幼虫、蛹以及成虫)在不同高温条件下线粒体凋亡路径上游调控基因bcl-2和bax表达量的差异,希望从分子水平揭示bcl-2和bax表达调控热胁迫下抗性(抗性杂合子和抗性纯合子)和敏感纯合子小菜蛾种群适合度差异的机制。本文通过同源性克隆的方法,首次从小菜蛾中克隆出线粒体上游凋亡基因bcl-2和bax。bcl-2(GeneBank:KP271439)cDNA序列长 1309bp,含有一个978bp的完整开放阅读框(ORF),编码325个氨基酸,蛋白分子量为35.48 kDa,等电点为9.60。bax(Gene Bank:KT427406)cDNA序列长 1037bp,含有一个 738 bp的完整开放阅读框(ORF),编码245个氨基酸,蛋白分子量为28.24kDa,等电点为8.50。通过蛋白质结构预测,发现bcl-2和bax都有bcl-2家族的功能结构域;通过多重序列比对,bcl-2和bax与鳞翅目其他昆虫有较高的同源性;通过构建遗传进化树,结果发现与鳞翅目其他昆虫亲缘关系比较近。从以上生物学信息分析得出,bcl-2和bax在进化过程中高度保守,为今后进一步研究抗性和敏感小菜蛾线粒体细胞凋亡基因的热激表达与信号传导机制奠定理论基础同时对研究昆虫凋亡具有重要意义。应用qRT-PCR技术,测定抗性(抗性杂合子和抗性纯合子)种群和敏感纯合子小菜蛾种群bax和bcl-2基因的表达量。小菜蛾幼虫和成虫经过37℃和42 ℃热激诱3 h后,baxmRNA表达量升高,总体上抗性(抗性杂合子和抗性纯合子)小菜蛾种群baxmRNA上调表达量幅度显著高于敏感纯合子小菜蛾种群。bcl-2mRNA表达量降低。小菜蛾蛹经过38 ℃处理48 h、40 ℃处理8 h和16 h、42 ℃处理4 h和8 h以及44 ℃处理1 h后,baxmRNA的表达量升高,随着温度的升高,baxmRNA表达量先升高后降低。而bcl-2mRNA的表达量整体出现下降的趋势。高温(33.5-50 ℃3h)能够诱导bax基因在小菜蛾成虫中的表达量的升高,在47℃时达到最高值。而高温(33.5-50 °C 3 h)降低bcl-2基因在小菜蛾成虫中的表达量。结果表明:基因bcl-2和bax,在经过高温处理后,bax表达水平会升高,而bcl-2表达水平会降低,可能是高温促进促凋亡基因的表达,而降低抗凋亡基因的表达。上述bax和bcl-2mRNA在抗性小菜蛾和敏感小菜蛾种群的差异表达机制,表明bax和bcl-2mRNA表达在调控抗性小菜蛾和敏感小菜蛾种群细胞调亡基因表达差异中可能起重要作用。
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