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中华稻蝗Oxya chinensis广泛分布于我国水稻种植区,是水稻产区重要农业害虫之一。随着重金属污染农业生态系统,中华稻蝗的生存环境和取食作物也受到重金属污染,环境中重金属可通过食物链在其体内累积,并对其生理代谢造成影响。金属应答转录因子-1 (metal-responsive transcription factor-1, MTF-1)是一种多功能转录调控蛋白,可在机体应对重金属、低氧或氧化压力环境时发挥作用。本文克隆获得中华稻蝗MTF-1基因,进而系统地研究了其分子特性和在重金属镉诱导条件下对MT基因的转录调控功能,为进一步探索OcMTF-1基因的转录调控机制提供了基础资料。本文主要研究内容如下：一、中华稻蝗OcMTF-1的分子特性及表达分析基于中华稻蝗转录组数据库,搜索到MTF-1 cDNA片段,采用RACE方法克隆获得中华稻蝗MTF-1 cDNA全长序列,命名为OcMTF-1 (GenBank登录号：KM017748),其长为1 834 bp,其中开放式阅读框(ORF)为1 527 bp,编码508个氨基酸。利用不同生物信息学软件对所得序列进行分析,结构域预测发现,该序列只含有6个C2H2型锌指结构,无其他激活域。氨基酸序列比对发现,OcMTF-1 N端的锌指结构域与目前已知的其他昆虫的MTF-1有很高的相似度。根据该基因的核苷酸序列,设计特异性表达引物,利用RT-qPCR方法研究其在中华稻蝗不同组织部位及不同发育时期的表达。结果发现OcMTF-1在中华稻蝗马氏管中高表达,其次是后肠和脂肪体,其他组织部位表达量相对较低；在1-5龄若虫期和成虫期均表达。二、中华稻蝗OcMTF-1基因的功能研究以一定浓度的镉溶液培养麦苗喂食2龄中华稻蝗,直至生长到成虫第10天,采用RT-qPCR技术分析了镉慢性诱导后OcMTF-1、OcMT1和OcMT2的表达特性。结果显示,慢性镉处理中华稻蝗后,只有OcMTl表达量与对照组相比显著提高,约为对照组的10倍以上,而OcMTF-1和OcMT2的表达量与对照相比无显著变化。该结果与数字基因表达谱结果一致。采用RNAi技术研究中华稻蝗OcMTF-1基因在生长发育过程中的功能。RNA干扰研究表明：取4龄若虫第4天注射OcMTF-1双链RNA,与对照组相比,注射dsRNA24 h和48 h后,OcMTF-1沉默效率分别为72.3%和73.6%, OcMTF-1基因表达下调后并不影响虫体的正常生长发育。采用RNAi技术结合急性镉处理来进一步研究OcMTF-1基因的生物学功能。与对照组相比,OcMT1在急性镉诱导后表达量明显上调,然而将OcMTF-1沉默后再对中华稻蝗进行镉处理,OcMT1表达量显著下降,说明中华稻蝗OcMT1的表达依赖于OcMTF-1; OcMT2在仅注射镉溶液和OcMTF-1沉默后再进行镉诱导这两种情况下,其表达量与对照相比均无明显变化,表明OcMTF-1可能并不参与调控OcMT2的表达。为进一步确定中华稻蝗OcMTF-1对OcMT1表达的调控作用,采用RT-qPCR技术检测注射镉溶液后6个时间点(4 h、8h、12h、16h、20h、24h)的OcMTF-1和OcMT1的表达情况。结果显示,OcMTF-1在各个时间点的表达量与对照组相比均无明显变化,而在镉处理12h后的各个时间点,OcMT1的表达量与对照相比均显著上调。OcMTF-1是否在镉处理初期对中华稻蝗OcMT1的表达发生作用,还需进一步研究。三、中华稻蝗MT基因启动子的克隆根据飞蝗LmMT1基因组序列特征,设计正反向引物在中华稻蝗基因组中进行PCR扩增,得到中华稻蝗OcMT1基因的一个内含子,长度为1977 bp,位于OcMT1 cDNA第321碱基之后。与其他物种MT基因的内含子不同,飞蝗LmMT1和中华稻蝗OcMT1都只含有一个内含子。OcMT1内含子的获得为下一步启动子的克隆以及研究OcMTF-1对OcMT1基因的转录调控机制提供了基础资料。