飞蝗海藻糖酶基因的分子特性及功能

• 作者: 刘晓健 孙亚文 崔淼 张建珍 马恩波
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 飞蝗 海藻糖酶基因 表达特性 RT-qPCR RNA干扰
• 年，卷（期）: 2016,（22）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 4375-4386
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.22.010

摘要

[目的]海藻糖酶(trehalase)可专一性地将一分子海藻糖水解成为两分子葡萄糖,在昆虫能量代谢和几丁质合成过程中发挥重要作用,因此,海藻糖酶已成为害虫控制的潜在靶标.本研究以重要农业害虫飞蝗(Locusta migratoria)为材料,探讨海藻糖酶基因的分子特性及生理功能,为飞蝗的有效治理提供理论依据.[方法]通过搜索飞蝗转录组和基因组数据库,获得4个海藻糖酶基因cDNA全长序列,运用blast、TMHMM和SignalP等相关软件分析其序列特征;利用ClustalW进行海藻糖酶全长氨基酸序列比对,MEGA7构建海藻糖酶的系统进化树;运用reverse transcription-quantitative PCR (RT-qPCR)技术研究4个海藻糖酶基因在5龄若虫不同组织及发育日龄的表达特性;体外合成4个基因的dsRNA后,分别注射5龄第2天若虫,同时注射dsGFP作为对照,收集注射dsRNA 48 h后的整虫提取RNA,反转录成cDNA后,采用RT-qPCR技术检测海藻糖酶基因以及几丁质合成关键基因UDP-N-乙酰葡糖胺焦磷酸化酶基因LmUAP1和几丁质合成酶1基因LmCHS1的表达量,并观察记录表型.[结果]飞蝗4个海藻糖酶均含有海藻糖酶的2个功能保守区以及1个甘氨酸富集区,其中1个海藻糖酶具有跨膜结构域,将其命名为LmTreM(GenBank登录号:KX371563),1个海藻糖酶具有类跨膜结构,将其命名为LmTreM-like(GenBank登录号:KX371565),其余2个均为可溶性海藻糖酶,分别命名为LmTreS1和LmTreS2(GenBank登录号:KX371564和FJ795020);系统发育分析结果显示,LmTreM和LmTreM-1 ike与膜结合型海藻糖酶聚为一支,而LmTreS1和LmTreS2与可溶性海藻糖酶聚为一支;对4个基因在5龄若虫不同组织部位和发育日龄表达量的分析表明LmTreM、LmTreS1和LmTreS2具有组织特异表达特性,而LmTreM-like在所有组织部位中均表达,且4个海藻糖酶基因呈现出不同的发育变化趋势;RNAi结果表明,分别注射飞蝗4个海藻糖酶基因dsRNA至5龄若虫后,与对照组相比,各基因表达量均显著降低,且不存在基因间的交叉干扰,几丁质合成关键基因LmUAP1和LmCHS1的表达也无显著变化,注射各海藻糖酶基因dsRNA的5龄若虫均可成功蜕皮至成虫.[结论]飞蝗存在1个膜结合型、1个类膜结合型和2个可溶性海藻糖酶基因,这4个基因具有不同的组织和发育表达特性,任一基因的表达沉默均不影响5龄飞蝗正常蜕皮至成虫.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	马恩波	山西大学应用生物学研究所	170	2032	22.0	34.0
2	崔淼	山西大学应用生物学研究所	6	62	5.0	6.0
3	张建珍	山西大学应用生物学研究所	75	561	13.0	19.0
4	刘晓健	山西大学应用生物学研究所	14	108	7.0	10.0
5	孙亚文	山西大学应用生物学研究所	4	16	2.0	4.0