飞蝗内表皮蛋白基因LmAbd-5的表达与功能分析

• 作者: 刘卫敏 勾昕 张建珍 贾盼 赵小明 马恩波
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 飞蝗 表皮蛋白 LmAbd-5 RNAi 透射电镜
• 年，卷（期）: 2017,（10）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 1817-1826
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.10.007

摘要

[目的]基于飞蝗(Locusta migratoria)转录组数据库获得内表皮蛋白(endocuticle structural glycoprotein)基因LmAbd-5的cDNA序列,分析该基因的序列特征和mRNA表达特性,采用RNAi方法分析其生物学功能,探讨其在飞蝗表皮形成中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标.[方法]采用生物信息学方法搜索飞蝗转录组数据库,获得LmAbd-5 cDNA全长序列并克隆验证;采用SignalP在线软件分析蛋白的信号肽,利用SMART网站预测其功能域,使用MEGA 7.0软件中neighbor-joining (NJ)方法,与其他昆虫同源序列进行聚类分析;采用reverse-transcription quantitative PCR (RT-qPCR)方法检测LmAbd-5在飞蝗5龄第2天若虫不同组织部位和5龄不同发育时期体壁组织中的表达情况,揭示其组织和时期表达模式;采用RNA干扰(RNAi)技术及透射电镜技术(TEM)观察沉默LmAbd-5后对飞蝗生长发育和表皮结构的影响.[结果]通过搜索得到LmAbd-5 cDNA全长序列并进行了克隆和测序验证,获得520 bp全长cDNA序列,其中ORF为303 bp;基因结构分析显示该基因含有3个外显子;功能域分析发现其含有1个信号肽和1个几丁质结合域(chitin binding domain 4,ChtBD4),与沙漠蝗、白蚁、赤拟谷盗等的Abd-5结构类似;BLAST分析结果表明Abd-5在昆虫中高度保守,飞蝗与沙漠蝗Abd-5序列一致度高达81％;对其保守基序进行WebLogo分析发现LmAbd-5属于表皮蛋白CPR家族中的RR-1亚类;聚类分析结果显示,LmAbd-5与沙漠蝗和白蚁的Abd-5显示出较近的亲缘关系;RT-qPCR结果显示LmAbd-5在前肠、后肠、气管和体壁等由外胚层形成的组织中高表达,而在胃盲囊、中肠、马氏管、脂肪体和翅芽中低表达或不表达;不同时期表达分析发现,LmAbd-5在4龄若虫蜕皮后0-72 h(5龄早期)具有高表达,其中蜕皮后72 h时达到最大表达量,随后表达量急剧降低(96-168 h),其表达时期与内表皮形成时间一致;采用RNAi技术分析该基因的生物学功能,对5龄第2天若虫分别注射等量的dsLmAbd-5和dsGFP(对照),发现注射dsLmAbd-5的5龄若虫和对照组相同,均可正常蜕皮,发育至成虫第2天目的基因表达量显著降低,但未出现肉眼可见的异常表型.分别取成虫第2天处理组和对照组成虫表皮进行超微结构观察,发现与对照组相比,处理组成虫内表皮片层结构较为疏松,导致内表皮片层变厚,最终表现为整个内表皮变厚.[结论]根据转录组数据库分析获得1个CPR家族表皮蛋白LmAbd-5,该蛋白含有1个信号肽和1个几丁质结合域ChtBD4,属于RR-1亚类;LmAbd-5主要在外胚层起源的组织中高表达,沉默LmAbd-5后飞蝗没有肉眼可见的表型,但超微结构分析发现其参与飞蝗内表皮片层结构的形成.

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	张建珍	山西大学应用生物学研究所	75	561	13.0	19.0
3	刘卫敏	山西大学应用生物学研究所	14	87	6.0	9.0
4	赵小明	山西大学应用生物学研究所	7	23	3.0	4.0
5	贾盼	山西大学应用生物学研究所	2	9	1.0	2.0
9	勾昕	山西大学应用生物学研究所	1	8	1.0	1.0