柑橘全爪螨响应阿维菌素胁迫的差异蛋白质组学研究

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柑橘全爪螨Panonychus citri(McGregor)是为害柑橘的重要害螨,其分布范围遍布世界各地,在我国主要柑橘产区发生严重。连续多年的抗药性监测结果显示,该螨在不同地区对多种杀螨剂均产生了抗药性。生物源农药阿维菌素因具有良好的杀螨活性,被广泛运用于害螨的防治当中,随之带来的抗性问题也日益受到关注。后基因组学时代的蛋白质组学,为解析害螨的抗药性机制提供了有力的方法,有助于研究者从更为直接的蛋白质水平全面解析有机体抗药性产生的原因。本学位论文研究以柑橘全爪螨为研究对象,运用叶碟浸渍法测定了重庆北碚、万州及室内敏感品系对甲氰菊酯、阿维菌素、毒死蜱和哒螨灵等4种药剂的敏感性。结果显示,4种药剂杀满活性由强到弱依次为:阿维菌素>哒螨灵>甲氰菊酯>毒死蜱,且万州种群对除阿维菌素以外的3种药剂抗性发展速度较快。在抗药性监测的基础上,基于阿维菌素对柑橘全爪螨室内敏感品系的生物测定结果,以阿维菌素LC30的浓度处理柑橘全爪螨24h后,运用双向凝胶电泳(two-dimensional gel electrophoresis,2-DE)技术,分析了该螨响应阿维菌素胁迫处理的蛋白质。结果表明,双向电泳共分离出622个蛋白质点,其中,软件分析后筛选出26个经阿维菌素胁迫处理后表达量发生显著变化的蛋白质点,经质谱鉴定为23种蛋白质,涉及能量代谢、细胞骨架、抗氧化胁迫和解毒代谢等多种生理功能。其中,经阿维菌素胁迫处理后相对表达上调2倍以上的蛋白质由高到低依次为:卵黄原蛋白(Vg).ATP合酶D链(ATPsyn-D)、λ-晶状体蛋白同源物(CRY)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)、B型酯酶(CarE-B)、铁蛋白(Fer)、V-ATP合酶B亚基(V-ATPsyn-B)、翻译延伸因子2(EEF2).ATP合α亚基(ATPsyn-α);经阿维菌素胁迫处理后相对表达下调2倍以上的蛋白质有钙网织蛋白(CALR)延胡索酰乙酰乙酸酶(FAH)和40S核糖体蛋白SA(RPSA).上述结果说明,柑橘全爪螨对阿维菌素肋迫的应激响应由多种蛋白质协同作用调控。按照上述差异表达蛋白质行使功能的不同,从柑橘全爪螨转录组数据库中检索出了16种蛋白质的编码基因的cDNA序列信息,运用实时荧光定量PCR(Real-Time Quantitative PCR, qPCR)技术,分析了经阿维菌素LC30浓度处理柑橘全爪螨24h后,这16个基因mRNA的表达模式。结果显示,CRY、Fer和Vg的相对表达水平上调达10倍以上;RPSA、EEF2和转酮醇酶基因(TKT)的表达水平显著下调。进一步选择其中的11个基因,分析柑橘全爪螨这11个基因应对阿维菌素胁迫的浓度效应及时问效应。结果显示,经不同浓度(LCl0、LC30和LC50)的阿维菌素胁迫处理后,RPSA、EEF2和TKT的表达显著下调,而其余8个基因呈现不同程度的上调;以LC1o的阿维菌素胁迫处理不同时间(12h、24h和36h)后,CarE-B、肌动蛋白基因(Actin)、Fer和Vg在3个时间段表达量均显著上调,而TKT的表达显著下调。综合分析上述蛋白质及其编码基因的表达变化情况,推测Vg、CRY、Fer、Acitn、CarE-B、SRM和V-ATPsyn-B等基因在柑橘全爪螨应对阿维菌素胁迫的过程中发挥了重要作用。在分析蛋白质及其基因水平的表达量变化情况的基础上,运用RACE (rapid amplification of cDNA ends)技术克隆得到RPSA、TKT、ATPsyn-α、Actin和Vg共5个基因的开放阅读框(Open reading frame, ORF)序列,GeneBank登录号分别为:KJ641584、KJ641585、KJ641586、KJ641587和KC978893。序列保守域分析显示它们均具有各自家族的标签序列。系统发育分析得出这5个基因推导的氨基酸序列均与二斑叶螨Tetranychus urticae相关蛋白聚为一簇。上述研究结果为进一步阐明柑橘全爪螨应对阿维菌素胁迫及抗药性产生的分子机制奠定了理论基础。
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