FAS和GP基因在南方小花蝽取食不同食物源中的功能研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hzsbf
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作为天敌昆虫,南方小花蝽(Orius strigicollis)捕食猎物如蚜虫、蓟马及部分鳞翅目害虫卵,不仅如此,它也可以取食植物花粉和汁液来满足世代发育,因此南方小花蝽是典型的杂食性昆虫。然而,有关昆虫杂食性相关适应性机制的探索较为匮乏。本研究对取食蚕豆蚜和蜂花粉人工饲料的南方小花蝽进行RNA-seq测序,选取差异表达较大的基因作为候选基因,利用RNAi技术沉默候选基因表达,并检测基因沉默对南方小花蝽取食不同食物后,其发育历期、成虫获得率、羽化率、雌雄比、5龄若虫和成虫的捕食作用等生物学指标。研究结果如下:1取食不同食物源的南方小花蝽转录组分析分别饲喂南方小花蝽蚕豆蚜和荷花蜂花粉人工饲料,对若虫(1、3、5龄)和成虫(1、3、7日龄)取样进行RNA-seq测序。分析可知:1龄若虫的差异基因共300个(上调97个,下调203个);3龄若虫的差异基因共686个(上调180个,下调506个);5龄若虫的差异基因共133个(上调111个,下调22个);1日龄成虫的差异基因共有10个(上调0个,下调10个);3日龄成虫的差异基因共有227个(上调59个,下调168个);7日龄成虫的差异基因共有405个(上调69个,下调336个)。根据差异倍数和文献检索,选择能量代谢途径相关的基因脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)和糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase,GP)进行后续试验。q RT-PCR结果表明,取食花粉组的南方小花蝽中FAS和GP表达量均显著高于蚜虫组,同转录组结果一致。2南方小花蝽FAS基因的克隆和对生长发育的影响FAS基因的开放阅读框(open reading frame,ORF)区域为7125 bp,编码2374个氨基酸,理论等电点为6.11,蛋白分子量是264.40 k Da。通过系统发育分析,FAS与温带臭虫(Cimex lectularius)的FAS序列相似性最高。FAS蛋白的二级结构含有较多的α-helix和random coil及较少的β-turn和extended strand。时间表达分析显示,FAS基因在两种处理的各阶段均差异显著;花粉组和蚜虫组中均是1龄若虫表达量最高,其次是3龄、5龄若虫及成虫。喂食若虫ds FAS后,FAS基因的表达均显著下调。与ds GFP相比,干扰FAS基因的表达,可显著降低花粉组4龄若虫的生长发育历期和蚜虫组的成虫获得率;显著提高两种处理的南方小花蝽的雌虫比例;但对两种处理的南方小花蝽的羽化率无显著影响;降低南方小花蝽5龄若虫的寻找效应,但是提高了成虫的寻找效应。3南方小花蝽GP基因的克隆和对生长发育的影响GP基因的ORF区域为2526 bp,编码841个氨基酸,理论等电点6.11,蛋白分子量为97.31 k Da。系统发育分析得该基因与温带臭虫的GP同源性最高。GP蛋白的二级结构均含有较多的α-helix和random coil及较少的β-turn和extended strand。时间表达分析显示,花粉组3龄若虫的GP表达量最高,其次是5龄若虫、1龄若虫、成虫;而蚜虫组则是成虫的GP表达量最高,然后是5龄、3龄和1龄若虫。喂食若虫ds GP后,该基因的表达均显著下调。与ds GFP相比,GP基因的干扰,可显著缩短花粉组4龄若虫的生长发育和若虫总生长发育历期;而显著提升花粉组的成虫存活率和蚜虫组的雌虫比例;但对两种处理的南方小花蝽的羽化率无显著影响;降低花粉组南方小花蝽5龄若虫的寻找效应,但是提高了两种处理南方小花蝽成虫的寻找效应。总结可知,取食不同食物源的南方小花蝽3龄若虫的差异表达基因最多;FAS和GP基因在南方小花蝽取食不同食物源后基因的表达量均有差异;干扰FAS和GP基因均可以显著缩短花粉组南方小花蝽4龄若虫的发育历期,显著提高蚜虫组的雌雄比,也提高了成虫的寻找效应;且GP基因的下调也会显著提高花粉组的成虫获得率;明确这两个基因与南方小花蝽的杂食性具有一定相关性。
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