飞蝗几丁质脱乙酰基酶基因的分子特性和生物学功能

• 作者: 丁国伟 于荣荣 刘卫敏 张建珍 张敏 赵小明 韩鹏飞 马恩波
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 飞蝗 几丁质脱乙酰基酶 组织部位 日龄 表型 几丁质含量和排列
• 年，卷（期）: 2017,（13）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 2498-2507
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.13.009

摘要

[目的]几丁质脱乙酰基酶(chitin deacetylase,CDA)是昆虫几丁质代谢系统的重要酶系,研究飞蝗(Locusta migratoria)几丁质脱乙酰基酶基因的分子特性和生物学功能,为新型农药靶标筛选提供科学依据.[方法]基于飞蝗转录组数据库,获得几丁质脱乙酰基酶基因的cDNA序列,将其与飞蝗基因组进行比对,绘制基因结构图.将其与赤拟谷盗CDAs序列进行比对,并采用BlastP和SMART软件进行功能域预测.将已鉴定的飞蝗CDAs分别与赤拟谷盗、果蝇、冈比亚按蚊、家蚕、中华稻蝗和云杉卷叶蛾的同源序列进行聚类分析,采用MEGA 5.02软件中的neighbor-joining (NJ)法构建系统发育树.采用reverse transcription quantitative PCR(RT-qPCR)方法检测分析CDA在飞蝗5龄若虫不同组织部位和不同发育日龄表皮中的表达特性,进一步采用RNA干扰(RNAi)技术研究其对飞蝗蜕皮发育的影响.采用化学检测法测定其几丁质含量.利用透射电镜(TEM)观察其对表皮几丁质排列的影响.[结果]在飞蝗转录组数据库中搜索获得3条几丁质脱乙酰基酶基因全长cDNA序列,生物信息学分析发现其均具有信号肽,开放阅读框包含几丁质结合区(ChBD)和几丁质脱乙酰基催化域(CDA)2个功能域.与赤拟谷盗CDAs序列比对结果表明飞蝗2条CDAs部分序列存在差异,且与赤拟谷盗Tc CDA5的2个剪切子差异序列位置一致,显示2条序列为2个剪切子.聚类分析结果表明,3条序列分别与6种昆虫CDA4和CDA5以较高的置信度聚为一支.分别将其命名为mCDA4、LmCDA 5a和LmCDA5b.不同组织部位表达结果表明LmCDA4和LmCDA5在飞蝗前肠、后肠和表皮中高表达,mCDA5在脂肪体中也有较高的表达;CDAs在5龄不同天数表皮表达结果显示LmCDA4和LmCDA5在5龄第1和第2天的表皮中表达量较高,之后逐步下降.注射dsLmCDA4或dsLmCDA524 h后,与对照组相比,基因表达量显著降低,沉默效率达到98.1％和95.6％,但均无可见表型,都可正常蜕皮至成虫.几丁质含量和透射电镜分析显示,上述基因RNAi后不影响表皮几丁质含量及排列.[结论]飞蝗几丁质脱乙酰基酶4和5基因主要在飞蝗表皮和前/后肠表达,生物学功能研究表明这2个基因不参与飞蝗蜕皮发育过程,靶基因沉默对飞蝗生长发育及表皮结构无影响.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张敏	山西大学应用生物学研究所	62	338	9.0	16.0
2	马恩波	山西大学应用生物学研究所	170	2032	22.0	34.0
3	于荣荣	山西大学应用生物学研究所	5	32	3.0	5.0
7	丁国伟	山西大学应用生物学研究所	3	25	2.0	3.0
11	刘卫敏	山西大学应用生物学研究所	14	87	6.0	9.0
12	赵小明	山西大学应用生物学研究所	7	23	3.0	4.0
13	韩鹏飞	山西大学应用生物学研究所	2	6	1.0	2.0