摘要: 【目的】本研究旨在克隆棉铃虫Helicoverpa armigera c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)基因,并对其进行序列和表达模式分析,探讨该基因在棉铃虫生长发育及响应UV胁迫方面的作用。【方法】利用RT-PCR与RACE技术克隆棉铃虫JNK基因,并利用生物信息学方法对其编码的氨基酸序列进行分析;采用实时荧光定量PCR技术检测其在棉铃虫不同发育阶段(卵、1-6龄幼虫、蛹、雌雄成虫)、成虫不同组织(去除触角和复眼的头、胸、腹、触角、复眼、足、翅、中肠、卵巢)中及雌成虫在UV-A照射不同时间(0, 30, 60, 90, 120和150 min)下的相对表达量变化。【结果】克隆获得一个棉铃虫JNK基因并命名为HaJNK(GenBank登录号:MH719009),其cDNA序列全长为2 431 bp,开放阅读框(ORF)长1 191 bp,编码396个氨基酸,编码蛋白质的相对分子量为45.01 kD,等电点为6.35,无跨膜结构,无信号肽。系统进化分析显示,棉铃虫HaJNK与其他昆虫JNK具有很高的同源性。发育阶段表达分析表明,HaJNK在棉铃虫卵期表达量最高;组织特异性分析显示该基因在成虫复眼、胸部及卵巢部位特异性表达。UV-A照射能诱导棉铃虫雌成虫体内HaJNK的表达,随着照射时间的延长,其表达量呈现先升高后降低的趋势,在照射60 min时表达量达到峰值。【结论】HaJNK在棉铃虫不同龄期、成虫不同组织和UV-A照射不同时间的雌成虫中差异表达,提示其在响应UV-A胁迫的分子机制中具有重要意义。

摘要: 【目的】酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase, TH)是黑色素形成的关键酶,在昆虫表皮骨化过程中扮演重要角色。本研究旨在获得棉铃虫Helicoverpa armigera TH基因序列,并研究其分子特性、表达模式和功能,为更深入探析该基因作用机理奠定基础。【方法】通过生物信息学和分子生物学技术获得了棉铃虫TH基因序列,利用qRT-PCR分析该基因在棉铃虫不同生长发育阶段的表达模式;利用qRT-PCR技术,分别测定了蜕皮激素20E(400 ng/头)处理不同时间和RNAi成功干扰蜕皮激素受体基因(EcR)前提下再用20E(400 ng/头)处理后,棉铃虫5龄幼虫TH表达量变化;采用生物化学方法检测鞣化激素(30μg/mg组织)和环腺苷酸(cAMP, 200 ng/mg组织)处理后棉铃虫幼虫脂肪体中TH活性。【结果】获得了棉铃虫酪氨酸羟化酶基因TH(GenBank登录号:MF440319) cDNA片段,长2 270 bp,开放阅读框1 686 bp,编码561个氨基酸残基。该基因在棉铃虫整个发育期均表达,其中在卵期第3天、2龄幼虫第1天、3-5龄蜕皮期、预蛹期和成虫羽化第1天表达量相对较高。研究还发现,400 ng/头20E注射能够促进TH的转录;在成功干扰并调低幼虫EcR转录水平的前提条件下(对照仅注射dsGFP)再注射20E,对TH表达量无明显影响;而鞣化激素(30μg/mg组织)和cAMP(200 ng/mg组织)均显著提高了TH的酶活性。【结论】20E在转录水平参与了TH的表达;鞣化激素和cAMP均能够提高TH活性,在蛋白水平上对TH进行调控。

摘要: 【目的】昆虫几丁质酶(chitinase, CHT)主要参与蜕皮、围食膜的降解和机体免疫防御等重要生理生长发育过程。本研究旨在对棉铃虫Helicoverpa armigeraⅣ型(group)几丁质酶基因进行克隆和表达分析,为以该基因作为棉铃虫防控的分子靶标提供理论依据。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从棉铃虫中肠中克隆Ⅳ型几丁质酶基因,分别运用DNAMAN和MEGA软件进行多序列比对和构建系统发育树。在大肠杆菌Escherichia coli(DE3)中诱导表达其体外重组蛋白,利用Western blot进一步验证;用Ni-NTA纯化柱纯化重组蛋白,之后研究该蛋白的酶学性质。qPCR分析该基因的在棉铃虫不同发育阶段和6龄幼虫不同组织中的表达谱。【结果】克隆获得棉铃虫几丁质酶基因HaCHT4(GenBank登录号:MH500771),其cDNA长1 624 bp,ORF长1 527 bp,编码509个氨基酸,预测的分子量为55.2 kD。蛋白质序列的N末端具有信号肽,中间序列部分含有一个催化结构域(catalytic domain, CAD), C末端含有一个几丁质结合结构域(chitin binding domain, CBD)。多序列比对显示,HaCHT4具有几丁质酶的保守区域;系统发育分析表明,HaCHT4属于Ⅳ型几丁质酶。重组蛋白His-HaCHT4在大肠杆菌中成功表达。纯化的重组蛋白对胶体几丁质底物具有降解活性,最适温度和pH分别为50℃和7,动力学参数K_m和V_(max)值分别为1.76±0.35 mg/mL和0.0220±0.0012μg/mL·s。qPCR分析表明,HaCHT4在1龄和2龄幼虫期的表达量显著高于其他幼虫龄期及预蛹期;主要在中肠和脂肪体中高度表达,体壁和头部中低表达。【结论】结果提示棉铃虫HaCHT4可能参与围食膜中几丁质降解过程。这些结果为深入研究HaCHT4的功能奠定了基础,并为害虫防治提供了有用的信息。

摘要: 【目的】围食膜(peritrophic membrane, PM)是昆虫抵御随食物摄入的病原微生物入侵的第一道天然屏障。本研究旨在鉴定出农业重大害虫棉铃虫Helicoverpa armigera围食膜的总蛋白成分,为进一步揭示昆虫围食膜的形成机制及研发新颖的害虫控制策略奠定基础。【方法】剥离棉铃虫5龄幼虫PM,用三氟甲磺酸(trifluoromethane-sulfonic acid, TFMS)处理,采用液质联用技术(LC-MS/MS)鉴定围食膜蛋白质组,然后对鉴定结果进行生物信息学分析。【结果】本研究共鉴定出棉铃虫幼虫围食膜蛋白质169个,是目前鉴定最多的棉铃虫围食膜蛋白。通过GO分析,可以将这些鉴定的蛋白分为细胞组分、分子功能和生物学过程三大类;KEGG富集结果显示,鉴定蛋白可以富集在12条代谢通路中;蛋白互作分析(protein-protein interaction, PPI)结果表明,以ACC和CG3011等蛋白为核心可以形成蛋白互作网络。【结论】本研究鉴定了169个棉铃虫幼虫围食膜蛋白质,并对其进行了GO, KEGG和PPI分析,结果有助于人们全面理解昆虫围食膜的分子结构和功能。

摘要: 【目的】克隆并分析棉铃虫Helicoverpa armigera生物钟基因Double-time(Dbt),明确该基因的昼夜表达模式,探讨其表达水平的影响因子,为研究夜蛾科昆虫复眼中生物钟基因的作用机制奠定基础,为理解外周组织中生物钟基因功能提供参考。【方法】采用RT-PCR和RACE技术从2日龄棉铃虫雌成虫复眼中克隆生物钟基因Dbt,并利用在线网站和软件进行生物信息学分析。采用qPCR技术检测棉铃虫雌、雄成虫不同组织(头、脑、复眼、触角、胸、腹、足和翅)中Dbt的表达水平;检测光周期14L∶10D和持续黑暗(DD)下雌、雄成虫头和复眼中Dbt的昼夜表达模式;在暗期用棉铃虫敏感波段光(UV、蓝光和绿光)照射2日龄成虫6 h,检测复眼中Dbt表达水平的变化;在暗期进行雌、雄成虫交配,检测交配结束及3 h后复眼中Dbt表达水平的变化。【结果】成功克隆到棉铃虫生物钟基因Dbt的cDNA序列,命名为HeDbt(GenBank登录号:KM233159),开放阅读框长1 026 bp,编码314个氨基酸组成的多肽。HeDbt理论推测分子量为39.79 kD,等电点(pI)为9.55,不具有跨膜拓扑结构,包含典型的昆虫DBT蛋白保守区域,其与甜菜夜蛾Spodoptera exigua和柞蚕Antheraea pernyi DBT的同源性较高,氨基酸序列一致性分别为99%和97%。qPCR结果表明,HeDbt在成虫各组织中均有表达,在头、脑和复眼中表达水平较低,在胸和腹中表达水平较高;在14L∶10D和DD下,头和复眼中HeDbt未呈现明显的昼夜表达节律。暗期光照和交配后,复眼中HeDbt的表达均显著下调,但雌、雄成虫间HeDbt表达水平整体相似。【结论】成功克隆得到棉铃虫生物钟基因HeDbt,其在棉铃虫成虫头和复眼中表达水平较低,且不具有昼夜规律性,但复眼中Dbt的表达受到光照和交配的影响。本研究为进一步探索夜蛾外周组织生物钟基因功能奠定了基础。