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: 表皮蛋白(cuticular protein, CP)在昆虫生长发育、抵御外界不良环境等方面具有重要作用,但在管纹艳虎天牛Rhaphuma horsfieldi中关于CP基因的研究尚属空白。本研究基于已测序的转录组,通过生物信息学技术从管纹艳虎天牛中一共鉴定到108个CP基因,包括41个CP-RR1、30个CP-RR2、8个CPAP1、7个CPAP3、3个CPCFC、14个CPU和5个TWDL基因,其中39个基因具有全长序列。结构域及保守基序分析表明,管纹艳虎天牛的CP-RR1和CP-RR2家族均具有1个保守的Chitin_bind_4结构域,其中CP-RR1家族完全符合昆虫经典的R&R基序(G-X(8)-G-X(6)-Y),而CP-RR2家族的保守基序(G-X-Y-X(5)-D-G-X(6)-Y)出现了变化。进化分析表明,管纹艳虎天牛RhorCPs可划分为7个家族:CP-RR1、CP-RR2、CPAP1、CPAP3、CPCFC、CPU和TWDL。表达谱结果表明,RhorCPs基因的表达谱具有多样性,部分基因在检测的组织中表达量均较低;部分基因在触角和跗节中特异或高表达,可能具有化学感受功能;部分基因在不含触角和跗节的身体中有表达,可能与成虫表皮的发育和形成有关。研究结果不仅可为后续管纹艳虎天牛RhorCPs基因的功能研究奠定基础,还可筛选到害虫防治的潜在分子靶标。

摘要: 昆虫糖苷水解酶(Glycoside hydrolase, GH)在寄主植物糖类化合物的水解过程中扮演着重要作用，但是在管纹艳虎天牛Rhaphuma horsfieldi中尚未有GH基因的报道。基于测序的转录组数据，本研究从管纹艳虎天牛中鉴定到7个RhorGHs家族：GH1、GH9、GH13、GH16、GH28、GH31和GH45,分别具有23、1、4、2、10、12和4个基因，其中23个基因具有全长序列。在进化分析中，管纹艳虎天牛不同GH家族的成员主要以物种特异的形式聚类，尤其是GH1和GH28家族。三级结构分析显示，RhorGH28家族的蛋白主要由β折叠组成，不同蛋白间具有高度保守的结构和与糖类化合物互作的关键氨基酸位点，包括质子供体、催化亲核残基和底物结合位点。在表达谱分析中，大部分RhorGHs基因主要在雌雄虫腹部特异或高表达，暗示其可能在与消化有关的肠道中表达。研究结果明确了管纹艳虎天牛GH家族及其数量，以及各家族的序列特征和进化关系，可为该天牛的寄主植物适应性机制研究提供借鉴。