稻縱卷葉螟幾丁質(zhì)合成通路相關(guān)酶基因的鑒定及表達(dá)分析.pdf

1、水稻是我國(guó)最為重要的糧食作物，水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)有著重大意義。稻縱卷葉螟是我國(guó)危害最為嚴(yán)重的水稻害蟲之一，一直是我國(guó)水稻害蟲防治的重要對(duì)象，然而大量施用化學(xué)農(nóng)藥除了對(duì)環(huán)境造成污染外，對(duì)食用者健康也存在著潛在的危害。由于幾丁質(zhì)是昆蟲體內(nèi)重要的組成部分，它是構(gòu)成昆蟲頭殼，外骨骼，氣管，圍食膜等器官的重要結(jié)構(gòu)組分，并且它并不存在于高級(jí)動(dòng)植物體內(nèi)，所以近年來，對(duì)昆蟲的幾丁質(zhì)合成和代謝過程的研究逐漸成為害蟲防治的熱點(diǎn)，具有重大的研究?jī)r(jià)值。幾

2、丁質(zhì)在生物體內(nèi)的合成是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及到多種酶的互相作用。
　　幾丁質(zhì)的合成從N-acetyl-glucosamine-6-phosphate開始，相繼經(jīng)N-乙酰葡糖胺磷酸變位酶Phosphoacetylglucosamine Mutase（PGM）和UDP-N-乙酰葡萄糖焦磷酸化酶UDP-N-acetylglucosamine pyrophosphorylase（UAP）的催化，得到UDP-N-acetylglucosami

3、ne，而幾丁質(zhì)合成酶Chitin Synthase（CHS）將UDP-N--acetylglucosamine催化得到幾丁質(zhì)，昆蟲中的幾丁質(zhì)合成酶又可分為兩類，幾丁質(zhì)合成酶A（CHSA）和幾丁質(zhì)合成酶B（CHSB）。為闡明幾丁質(zhì)合成酶（CHS）及另外兩個(gè)合成通路上關(guān)鍵酶（PGM， UAP）的作用，本研究開展了對(duì)稻縱卷葉螟幾丁質(zhì)合成酶及合成相關(guān)通路上關(guān)鍵酶的克隆及時(shí)空表達(dá)分析。
　　本研究以水稻害蟲稻縱卷葉螟為研究對(duì)象，基于轉(zhuǎn)錄組數(shù)

4、據(jù)，結(jié)合 PCR及RACE技術(shù)獲得了幾丁質(zhì)合成酶代謝通路上的4條基因的 cDNA全長(zhǎng)；對(duì)這4種酶的氨基酸序列進(jìn)行結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)、序列比對(duì)和進(jìn)化分析；采用熒光定量 PCR技術(shù)研究了這4個(gè)基因在不同蟲態(tài)和幼蟲的不同組織中的表達(dá)情況。獲得結(jié)果如下：
　　首次獲得稻縱卷葉螟2條幾丁質(zhì)合成酶序列及2條合成通路上的基因的含有完整編碼框的cDNA序列，包括幾丁質(zhì)合成酶A（Chitin Synthase A，CHSA)，幾丁質(zhì)合成酶B(Chitin S

5、ynthase B，CHSB)，N-乙酰葡糖胺磷酸變位酶（Phosphoacetyl-glucosamine Mutase，PGM）和 UDP-N-乙酰葡萄糖焦磷酸化酶(UDP-N- acetyl-glucosamine pyrophosphorylase，UAP)，并分別命名為 CmCHSA，CmCHSB， CmPGM和CmUAP；序列分析顯示CmCHSA序列為4868bp，含完整編碼框，編碼1564個(gè)氨基酸。CmCHSB序列為465

6、1bp，含完整編碼框，編碼1525個(gè)氨基酸。CmPGM序列為1934bp，含完整編碼框，編碼548個(gè)氨基酸。CmUAP序列為1837bp，含完整編碼框，編碼487個(gè)氨基酸。
　　對(duì)這些基因序列所推導(dǎo)出的蛋白質(zhì)序列結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，表明這些蛋白序列分別具有昆蟲CHSA，CHSB，PGM和UAP的特征。其中CmCHSA與CmCHSB氨基酸相似性較高，并且都含有幾丁質(zhì)合成酶共有的保守基序，這些基序在催化過程中發(fā)揮著重要作用。不同物種CH

7、SA之間的氨基酸序列相似度高于CHSB之間的氨基酸相似度，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能與它們的功能有關(guān)。
　　通過4個(gè)基因的時(shí)空表達(dá)分析明確了這4個(gè)基因的組織表達(dá)特性，同時(shí)也了解了這4個(gè)基因在不同蟲態(tài)中的表達(dá)情況。CmCHSA主要在頭部和表皮中表達(dá)，在其它組織中表達(dá)量較少，成蟲的表達(dá)量比幼蟲稍高。CmCHSB主要在中腸中表達(dá)，在脂肪體中也有表達(dá)，成蟲的表達(dá)量比幼蟲稍高。CmPGM和CmUAP主要在血淋巴中表達(dá)，且成蟲的表達(dá)量遠(yuǎn)高于幼蟲。