摘要: 【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis基因组上的CPF家族表皮蛋白基因,分析其基因结构和特征,推测其可能的生物学功能;同时比较研究代表性蚊种的CPF家族基因,提供CPF家族基因的信息框架。【方法】基于中华按蚊An.sinensis、冈比亚按蚊An.gambiae、微小按蚊An.minimus、埃及伊蚊Aedes aegypti、致倦库蚊Culex quinquefasciatus和黑腹果蝇Drosophila melanogaster全基因组序列,以冈比亚按蚊CPF家族基因序列为询问序列,采用BLASTP,TBLASTN和HMM方法鉴定这些物种的CPF家族基因;利用生物信息学方法预测中华按蚊CPF家族基因的结构、剪切模式、信号肽、跨膜区、结构域和3D结构等;采用最大似然法(maximum likelihood,ML)构建这些物种的系统发生关系,推断CPF家族基因的起源和进化。【结果】中华按蚊、冈比亚按蚊、微小按蚊、埃及伊蚊、致倦库蚊和黑腹果蝇全基因组共有4,4,4,3,3和3个CPF家族基因。中华按蚊的CPF基因被分别命名为As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4,这些As CPF基因的全长c DNA序列分别为736,2 021,531和1 001 bp,分别编码219,345,148和185个氨基酸。As CPF1,As CPF2和As CPF3仅含有一个内含子,但As CPF4含有3个内含子,所有内含子均为0位内含子。As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4分别有3,2,1和2个不同的选择性剪切子。As CPF3的表达量最高,其次是As CPF4,As CPF2和As CPF1。推测的As CPF1,As CPF2,As CPF3和As CPF4的理论分子量分别为22.86,36.47,15.08和18.66 k D,等电点分别为9.08,8.97,9.44和9.16。As CPF家族蛋白含有保守的44个氨基酸基序和C-末端基序;As CPF1,As CPF3和As CPF4具有信号肽,为分泌型蛋白,而As CPF2缺乏信号肽,为非分泌蛋白。二级结构分析显示,4个As CPF均具有α-螺旋,无规卷曲和延伸链,只有As CPF4有一段跨膜片段,位于第5-27位氨基酸。系统发育分析显示,CPF3基因可能是最早分化出来的CPF家族基因,CPF1和CPF2基因可能是同一祖先基因经过一个基因重复事件分化形成的,CPF4基因很可能是按蚊所特有的,是最晚分化出来的CPF基因。以冈比亚按蚊为对照,替换率分析显示,中华按蚊CPF表皮蛋白的Ka/Ks值均小于1,表现出纯化选择。【结论】对中华按蚊CPF家族基因在全基因组上的鉴定和特征分析,及对代表性蚊虫CPF家族基因的比较分析,揭示了蚊虫CPF家族基因的多样性、结构和氨基酸特征以及起源和进化,这为该家族基因的进一步研究和利用提供了信息基础。

摘要: 【目的】雌蚊需要吸食血液以完成营养生殖循环,血液蛋白的消化会释放大量的游离血红素。血红素是促氧化剂,必须严格调控血红素的动态平衡。血红素加氧酶(heme oxygenase,HO)在血红素的动态平衡调控中起着关键的作用,但不同昆虫HO代谢血红素的途径有差异。本研究旨在鉴定和表达分析中华按蚊Anopheles sinensis的HO-1基因,研究HO-1和血红素在血餐后的动态变化过程,为进一步研究中华按蚊血红素的动态平衡调控机制奠定基础。【方法】通过分析中华按蚊的转录组数据鉴定HO-1基因,采用实时定量PCR技术分析该基因在不同组织和在取食血液、葡萄糖前后的表达谱,并测定取食血液后中肠中不同时间的血红素浓度。【结果】鉴定到中华按蚊血红素加氧酶1基因,命名为As HO-1(Gen Bank登录号为KP994552)。As HO-1开放阅读框长729 bp,编码242个氨基酸。定量PCR表达分析发现,As HO-1在幼虫和成虫的中肠和中肠外组织(仅去掉中肠的虫体)中都有表达,中肠外组织中的表达水平显著高于中肠中的表达水平。As HO-1在吸食血液后的中肠中上调明显,而在中肠外组织中的表达变化较小。吸食葡萄糖后,中肠中As HO-1在6-12 h表达上升,最高上升了4.2倍,而在吸食血液后As HO-1在12-24 h表达上升,最高上升了11.67倍。中肠中的血红素含量在吸食血液后的3 h即开始迅速上升,6 h达到最高,18 h开始下降。【结论】研究结果说明As HO-1在血餐后表达水平显著上调,有可能与血红素的动态调节有关,但有待进一步验证。除中肠外,As HO-1基因还在幼虫期和在成蚊的中肠外组织中高表达,说明As HO-1基因还可能参与中华按蚊的其他多种生理过程。

摘要: 【目的】蚊虫的行为在很大程度上依赖于嗅觉系统,例如寻找宿主和产卵场所等。中华按蚊Anopheles sinensis是我国最重要的传疟媒介之一,但有关中华按蚊嗅觉信号传递过程的研究甚少。本研究旨在克隆和表达分析中华按蚊的气味结合蛋白(odorant binding proteins,OBPs)基因,为进一步研究中华按蚊嗅觉传递的分子机制奠定基础。【方法】通过分析中华按蚊的转录组数据克隆气味结合蛋白基因,采用RT-PCR和实时定量PCR技术分析该基因在成虫不同组织和在吸血前后的表达模式。【结果】克隆到一个气味结合蛋白基因,命名为Asin OBP1(Gen Bank登录号为KJ958382)。Asin OBP1基因开放阅读框长435 bp,编码144个氨基酸,具有典型的6个半胱氨酸位点。RT-PCR组织表达谱分析发现,Asin OBP1在检测的所有成虫触角、下颚须、喙和头部组织中都有表达,而在足和去掉头部以外的躯体组织中不表达。定量分析发现Asin OBP1在雌蚊触角中的表达水平最高,吸食血液后,Asin OBP1的表达水平显著下降;仅用小鼠气味处理后,Asin OBP1的表达水平也显著下降。【结论】研究结果说明Asin OBP1可能是嗅觉组织特异性表达的基因,与雌蚊寻找宿主等行为有关,其功能还需深入研究。

摘要: 【目的】鉴定中华按蚊Anopheles sinensis CYP6Y亚家族基因,分析它们的结构和特征,推测其可能的功能。【方法】以冈比亚按蚊An.gambiae CYP6Y1作为询问序列,通过双向Blast方法检索中华按蚊转录组中CYP6Y亚家族基因,并通过生物信息学方法分析基因结构、特征及可能的功能。【结果】从中华按蚊转录组测序数据中鉴定出2条CYP6Y亚家族基因,分别命名为AsCYP6Y1(GenBank登录号:KF709397)和AsCYP6Y2(GenBank登录号:KF709398)。序列分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2全长分别为1 713 bp和1 815 bp,分别编码502和526个氨基酸。基因结构分析显示,该亚家族基因仅含有1个相位1型内含子并与其他P450基因形成保守的共线性分布。蛋白结构分析显示,这2个基因编码的蛋白含P450特有的5个特征序列和6个底物结合位点,且均不存在信号肽,其亚细胞定位为细胞质。3D结构分析显示,AsCYP6Y1有18条α螺旋和13股反向平行的β折叠,AsCYP6Y2有19条α螺旋和11股反向平行的β折叠。通过同样的方法,在达林按蚊An.darlingi中也鉴定出2个CYP6Y亚家族基因。系统进化分析显示,AsCYP6Y1和AsCYP6Y2分别与其他3种按蚊的CYP6Y1和CYP6Y2聚成一支,Bootstrap值均大于90%。替换率分析显示,中华按蚊AsCYP6Y1和AsCYP6Y2与其他3种按蚊同源基因的Ka/Ks均小于1。相对进化速率分析显示,中华按蚊CYP6Y和CYP6M亚家族的相对进化速率均显著快于CYP6P亚家族,而CYP6Y和CYP6M亚家族之间没有显著差异。【结论】在中华按蚊和达林按蚊中存在2个CYP6Y亚家族基因,之前在冈比亚按蚊和不吉按蚊An.funestus中也发现2个CYP6Y亚家族基因,表明CYP6Y亚家族基因可能在按蚊属广泛存在,且可能为按蚊属昆虫所特有。

摘要: 利用RAPD PCR技术研究了采自我国 9省 10个代表点的中华按蚊Anophelessinensis自然群体的遗传多态现象 ,根据 2 3个RAPD等位基因位点进行了分析。结果显示 :①多态位点比例为6 8 2 % 86 4 % ,期望平均杂合度为 0 2 4 9 0 348,说明中华按蚊群体具广泛的遗传多态现象 ;②利用 3种方法计算Fst和θ,平均值为 0 0 6 9 0 111,相应的迁移率Nm为 2 0 3 4 ,表明基因流水平较低 ;③中华按蚊各自然群体间的遗传一致性达 0 8795 0 9973,平均遗传距离为0 0 4 1± 0 0 33,属种内变异范围。聚类分析显示 ,群体间遗传距离与地理位置无对应关系。