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摘要:
[目的]蜕皮激素(ecdysone)是调控昆虫生长发育和繁殖的重要激素,其合成主要由5个称为Halloween基因编码的细胞色素P450(spook/CYP307A1,Phantom/CYP306A1,disembodied/CYP302A1,shadow/CYP315A1和shade/CYP314A1)参与.褐飞虱Nilaparvata lugens系东南亚和东亚地区危害最为严重的水稻害虫之一,以蜕皮激素调控基因为靶标,应用RNAi技术防控褐飞虱正逐步成为研究热点.本研究旨在揭示褐飞虱体内Halloween基因的功能,为褐飞虱的防控和新农药的开发提供理论依据.[方法]本研究基于褐飞虱基因组和转录组数据,利用RT-PCR技术克隆了参与蜕皮激素合成的5个Halloween基因;利用生物信息学软件预测分析其编码蛋白的结构特性;利用MEGA5.0邻接法构建系统进化树;利用实时荧光定量PCR技术研究其时空表达特征;利用注射法RNAi技术分析Cyp314a1基因表达下调对褐飞虱生长发育和繁殖的影响.[结果]克隆获得褐飞虱的5个Halloween基因,即NlCyp307a1(GenBank登录号:KM217014.1),NlCyp306a1(GenBank登录号:KM217013.1),NlCyp302a1(GenBank登录号:KM216995.1),NlCyp315a1(GenBank登录号:KM216998.1)和NlCyp314a1(GenBank登录号:KU928172).进化分析表明,这5个基因分属于CYP2和线粒体两大类群,并与各自的同源基因聚类在一起,说明Halloween基因和蜕皮激素合成途径在昆虫进化过程中十分保守.NlCYP314A1具有5个P450的保守结构域和两个跨膜结构域,是典型的线粒体酶.qRT-PCR检测结果显示,5个Halloween基因的表达量在整个褐飞虱5龄若虫期内呈现波动状,且均在5龄若虫蜕皮后的24 h和60 h出现表达量峰值.NlCyp314a1在褐飞虱发育各个龄期均表达,且在成虫中表达量最高;NlCyp314a1在胸部表达量较头部和腹部高,其在脂肪体中的表达量最高,其次是在足、表皮、翅芽中,中肠中表达量最低.利用注射法RNAi对NlCyp314a1基因进行沉默后,NlCyp314a1的表达量在注射后第4天较对照极显著降低84.6% (P <0.01),同时蜕皮激素通路下游的响应关键基因NlFTZ-F1的表达量较对照极显著降低64.1%(P<0.01).表型观察发现,NlCyp314a1表达量的下调导致了褐飞虱蜕皮困难,出现畸形虫体,第7天死亡率大于95%,且NlCyp314a1表达量的下调导致了褐飞虱卵巢发育畸形.[结论]褐飞虱蜕皮激素合成相关的Halloween基因在进化上非常保守,Halloween基因功能的研究揭示了褐飞虱体内Halloween基因对于褐飞虱蜕皮和繁殖的重要性.其表达水平的降低导致了褐飞虱生长发育和繁殖受阻,提示褐飞虱Halloween基因可用于褐飞虱蜕皮和繁殖进程的调控,同样也为Halloween基因在褐飞虱防治方面的潜在应用提供了依据.
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文献信息
篇名 褐飞虱蜕皮激素合成相关Halloween基因的克隆及功能分析
来源期刊 昆虫学报 学科 生物学
关键词 褐飞虱 蜕皮激素 Halloween基因 基因表达 蜕皮 繁殖
年,卷(期) 2017,(10) 所属期刊栏目 生理与生化
研究方向 页码范围 1129-1140
页数 12页 分类号 Q966
字数 语种 中文
DOI 10.16380/j.kcxb.2017.10.004
五维指标
作者信息
序号 姓名 单位 发文数 被引次数 H指数 G指数
1 王渭霞 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 24 420 11.0 20.0
2 赖凤香 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 45 862 17.0 27.0
3 傅强 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 67 1271 20.0 33.0
4 李凯龙 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 5 12 2.0 3.0
6 万品俊 中国水稻研究所水稻生物学国家重点实验室 5 9 2.0 3.0
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研究主题发展历程
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褐飞虱
蜕皮激素
Halloween基因
基因表达
蜕皮
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研究起点
研究来源
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研究去脉
引文网络交叉学科
相关学者/机构
期刊影响力
昆虫学报
月刊
0454-6296
11-1832/Q
16开
北京市朝阳区北辰西路1号院5号中国科学院动物研究所
1950
chi
出版文献量(篇)
3602
总下载数(次)
9
总被引数(次)
49239
相关基金
浙江省自然科学基金
英文译名:
官方网址:http://www.zjnsf.net/
项目类型:一般项目
学科类型:
论文1v1指导