摘要: 【目的】昆虫UDP-葡萄糖基转移酶(UGT)在其内源性和外源性有毒化合物的解毒代谢过程中起着重要作用,但在管纹艳虎天牛Rhaphuma horsfieldi中UGT基因的研究尚属空白。【方法】采用转录组学、生物信息学、进化和表达谱分析、蛋白同源建模等技术研究了管纹艳虎天牛的UGT基因家族。【结果】从管纹艳虎天牛转录组中一共鉴定到36个RhorUGTs基因,其中17个具有全长序列。鞘翅目不同种间UGT基因数量的比较表明,管纹艳虎天牛具有中等数量的UGT基因。进化分析结果表明,RhorUGTs分布在10个亚家族中,其中UGT352亚家族为天牛科昆虫所特有,且该亚家族中RhorUGT2/7/10/16/18/27可能通过基因的复制产生。表达谱结果表明,大部分RhorUGTs基因在检测的所有组织中均有表达,部分基因呈现触角或跗节特异或高表达的特点,暗示它们具有嗅觉或触觉等功能。三级结构分析发现,RhorUGT17的α3、α4、β4和β5主要参与UDP-葡萄糖的结合。【结论】本研究明确了管纹艳虎天牛UGT基因的数量、序列特征、进化关系及组织表达特征,研究结果为该种天牛解毒代谢机制的阐明奠定基础。

摘要: 【目的】为了获得星天牛Anoplophora chinensis的SSR位点信息并开发其SSR分子标记技术,进一步为其遗传多样性以及综合治理提供理论依据。【方法】利用MISA软件,对星天牛转录组数据进行简单重复序列(SSR)位点筛选与分析;使用Primer3软件设计引物,采用PCR扩增以及电泳检测,筛选SSR引物,开发星天牛SSR分子标记技术。【结果】在9 325条unigene序列中共挖掘到2 360个SSR位点,出现频率为25.31%,涉及SSR位点序列1 758条,发生频率为18.85%。星天牛转录组中SSR的主要重复类型为单碱基重复,其次是三碱基重复,分别占总数的79.03%、12.54%。在核苷酸重复类型中,A/T基元种类数目最多,所占比例高达99.30%。SSR长度为10-11 bp的占比最高,为56.10%;重复次数为10次的数量最多,SSR位点数为1 188(50.34%)。重复次数和长度的分析结果对SSR位点的多态性获得了初步验证。在随机挑选序列设计的60对引物中,53对扩增产物达到预期大小,候选引物可用率高达88%,可在今后的研究中利用。【结论】本文对星天牛SSR位点的信息分析以及引物的设计与验证将有助于星天牛基因挖掘、种群遗传结构、遗传多样性、进化关系和综合治理的研究。

摘要: 【目的】建立云斑天牛Batocera horsfieldi (Hope)成虫触角转录组数据库,深入挖掘云斑天牛的基因数据信息。【方法】采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq)对云斑天牛成虫触角进行转录组测序、序列组装及生物信息学分析。【结果】云斑天牛成虫触角转录组共获得137 485条Transcript序列和69 214条Unigene序列;其中,Transcript序列平均长度1142bp,Unigene序列平均长度1983bp。将Unigene分别比对到NR、NT、SwissProt、KO、PFAM、GO、KOG数据库进行基因功能注释,NR注释41 636条,NT注释14 895条,KO注释19 287条,SwissProt注释33 442条,PFAM注释34 687条,GO注释35 321条,KOG注释20 582条。NR注释表明,72.0%的云斑天牛Unigene与赤拟谷盗Tribolium castaneum和中欧山松大小蠹Dendroctonus ponderosae具有相似性。基因功能注释分类表明,云斑天牛成虫触角转录组在GO数据库三大类中包含5个最主要功能,分别是细胞过程、代谢过程、单有机体过程、结合和催化活性,分别占20 912、19 086、17 202、21 477和15 823条Unigenes;云斑天牛转录组在KOG数据库26个功能目录共注释20 585条Unigenes,其中,翻译后修饰、蛋白质转换和伴侣共有1 977条,一般功能预测3 285条(最多),信号传导机制3 053条,合计8 315条占全部Unigenes 40.39%;总共19 287条Unigenes分至5个KEGG功能类别,其中细胞过程6 793条,环境信息处理6 255条,遗传信息处理3 038条,代谢3 852条,有机系统3508条。进一步基因功能注释分析筛选得到161个嗅觉相关基因,包含96个气味结合蛋白(Odorant binding protein,OBP),34个化学感受蛋白(Chemosensory protein,CSP)和31个气味受体(Odorant receptor,OR)。【结论】本研究获得了云斑天牛成虫触角转录组数据库,为进一步研究云斑天牛的基因功能分析及嗅觉感受机制奠定了分子基础。

摘要: 【目的】研究光肩星天牛Anoplophora glabripennis气味结合蛋白AglaOBP12与寄主植物挥发物乙酸-顺-3-己烯酯的相互作用机制,为利用化学生态手段调控光肩星天牛行为提供理论依据。【方法】采用同源建模预测AglaOBP12三维结构,虚拟氨基酸突变构建两个突变子,利用Molegro Virtual Docker程序进行分子对接研究AglaOBP12与乙酸-顺-3-己烯酯的结合模式。模型的合理性评价采用GMQE、QMEAN、ramachandran图和Verify-3D。【结果】AglaOBP12的三维结构由6个α-螺旋构成且形成锥形疏水口袋结构。6个保守半胱氨酸在螺旋结构之间形成稳定结构的3个二硫键。AglaOBP12的C端疏水性氨基酸位于结合口袋的出口并对口袋形成一定的遮挡。乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋中与疏水性氨基酸发生作用,而亲水头部羰基氧原子则与Asn123产生氢键。在与突变子N123A的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯更接近疏水口袋的出口,乙酸-顺-3-己烯酯与C端Phe135形成氢键。而在与突变子F135E/L136E/V137E的对接中,乙酸-顺-3-己烯酯位于疏水口袋较深处,但未发现与Asn123氢键作用,相比野生型,两个突变子的对接空间能和范德华尔能增大,结合稳定性下降。【结论】乙酸-顺-3-己烯酯位于AglaOBP12疏水口袋并通过氢键与Asn123形成稳定的复合物,AglaOBP12的Asn123和C端疏水氨基酸对结合乙酸-顺-3-己烯酯具有重要作用。

摘要: 【目的】线粒体基因组分析是研究昆虫系统发育的重要手段。本研究通过测定麻竖毛天牛Thyestilla gebleri(Faldermann,1835)线粒体基因组,比较分析天牛科Cerambycidae线粒体基因组的特征,进而初步探讨麻竖毛天牛系统发育地位和天牛科部分类群之间的系统进化关系。【方法】采用引物步移法测定麻竖毛天牛线粒体基因组全序列。参照Gen Bank收录的16种天牛线粒体基因组序列进行基因注释;采用在线软件t RNAscan-SE Search Server对转运RNA(t RNA)的二级结构进行了预测。通过对16种天牛的线粒体基因组进行重新注释,结合本研究获得的麻竖毛天牛线粒体基因组进行序列特征比较分析。基于11个蛋白编码基因的核苷酸序列,利用最大似然法构建了天牛科17种天牛的系统发育树。【结果】麻竖毛天牛线粒体基因组全长15 505 bp,A+T含量为74.07%,包含13个蛋白编码基因(PCGs),2个核糖体RNA(r RNA)基因,22个t RNA基因和一个长度为872 bp的控制区,未发现基因重排。通过比对17种天牛的线粒体基因组,发现长翅暗天牛Vesperus conicicollis一个t RNA(trn P)基因的移位。17种天牛的t RNA中,trn S1(AGN)的D臂均缺失,其余t RNA都具有典型的三叶草结构。大部分种类的蛋白编码基因起始密码子为典型的ATN(ATA、ATT、ATC、ATG),只有部分种类的Nad1、COI、ATP8基因存在特殊的起始密码子(TTG、AAC、AAT、GTG),终止密码子均为常见的TAR(TAA、TAG)或不完全的T和TA。系统发育树中,6个亚科分别单独分支,其中,麻竖毛天牛与云斑白条天牛Batocera lineolata聚为一支。【结论】麻竖毛天牛线粒体基因组符合天牛线粒体基因组的一般特征;除少数t RNA基因存在重排外,天牛科线粒体基因排列相对稳定;基于线粒体基因组的系统发育分析支持天牛科6个亚科的单系性,麻竖毛天牛和云斑白条天牛亲缘关系较近。