飞蝗表皮蛋白基因LmNCP1的分子特性及功能分析

• 作者: 刘卫敏 张建珍 杨亚亭 秦忠玉 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 LmNCP1 蜕皮激素
• 年，卷（期）: 2018,（7）
• 所属期刊栏目: 植物保护
• 页码范围: 1303-1314
• 页数: 12页
• 字数: 7514字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.07.008

摘要

[目的]基于飞蝗(Locusta migratoria)转录组数据库搜索并克隆获得飞蝗表皮蛋白基因LmNCP1(nymph cuticle protein 1),分析其序列特征和表达特性,通过蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)诱导和干扰20E受体基因LmEcR表达研究其表达调控,并基于RNA干扰(RNAi)方法分析其生物学功能,为阐明该基因在飞蝗表皮发育过程中的作用提供理论依据.[方法]依据飞蝗转录组数据库获得表皮蛋白基因LmNCP1,结合RT-PCR技术克隆获得其全长开放阅读框(ORF)序列,并结合飞蝗基因组序列分析其基因结构及序列特征;使用MEGA 6.0软件中邻接法(neighbor-joining,NJ),与其他昆虫同源序列聚类分析,并根据聚类结果进行命名;利用reverse-transcription quantitative PCR(RT-qPCR)分析其在5龄飞蝗不同组织和不同发育天数的基因表达特性;通过体内注射20E诱导以及干扰20E受体基因LmEcR的表达,RT-qPCR检测该基因的表达情况;基于RNAi结合H&E染色方法分析其生物学功能.[结果]通过搜索获得表皮蛋白基因LmNCP1,并进行了克隆和测序验证,获得457 bp的cDNA序列,其全长ORF序列为306 bp,编码101个氨基酸.氨基酸序列分析表明该基因编码的蛋白含有1个信号肽,不含几丁质结合域,但包含3个重复基序,Weblogo分析结果显示其在物种间具有保守性.系统进化树分析显示该蛋白与蜚蠊目蟑螂(Blaberus craniifer)BcNCP1序列一致度最高,聚为一支.根据聚类结果将该蛋白命名为LmNCP1(GenBank登录号:MF326211).RT-qPCR结果显示LmNCP1在5龄若虫体壁中高表达,在翅芽、前肠和脂肪体中表达次之,在中肠、后肠、胃盲囊和马氏管中表达量较低或不表达;LmNCP1在5龄早期(N5D1和N5D2)高表达,随后表达量逐渐降低(N5D3—N5D6),到下一次蜕皮前表达有所升高(N5D7),其表达量动态与内表皮形成时间一致.20E诱导不同时间结果显示,与对照组相比,LmNCP1在20E诱导1 h和3 h后表达量显著上调,分别上调了1.3倍和0.9倍;利用RNAi方法干扰LmEcR 48 h和72 h后,与对照组相比,LmNCP1表达量均显著降低,分别降低了71％和87％.利用RNAi方法在4龄和5龄第2天分次注射dsLmNCP1后,飞蝗仍能够正常蜕皮,无致死表型,但对其表皮进行H&E染色发现,与对照组相比,其内表皮形成减少,导致表皮显著变薄,表皮层厚度约减少了33％.[结论]飞蝗表皮蛋白LmNCP1含有3个物种间保守的重复基序,不含几丁质结合域,属于其他家族蛋白;LmNCP1主要在体壁中高表达,而且响应LmEcR介导的20E信号通路调控;RNAi试验表明,LmNCP1在飞蝗蜕皮过程中参与内表皮的沉积.

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	杨亚亭	山西大学应用生物学研究所	1	5	1.0	1.0
9	秦忠玉	山西大学应用生物学研究所	1	5	1.0	1.0