褐飛虱翅型分化內(nèi)分泌機(jī)理研究.pdf

1、褐飛虱Nilaparvata lugens（Stal）是水稻的主要害蟲，其成蟲具有明顯的翅二型現(xiàn)象，即能作長(zhǎng)距離飛行的長(zhǎng)翅型和無(wú)飛行能力的短翅型。褐飛虱翅型的分化受多種因子的影響，雖然目前機(jī)理還不是很明確，但激素調(diào)控機(jī)理得到廣泛認(rèn)同，即各種因子通過調(diào)節(jié)保幼激素（Juvenile hormone，JH）的滴度來控制翅型。
　　 為了更好的對(duì)褐飛虱進(jìn)行監(jiān)測(cè)與治理，從而控制其遷飛與危害，本文用分子生物學(xué)方法克隆出保幼激素酯酶（JHE）

2、、法尼酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（FAMeT）和保幼激素環(huán)氧化酶（CYP303A1）幾個(gè)關(guān)鍵的JH分解與合成酶基因，分析了各基因在長(zhǎng)、短翅品系中的發(fā)育表達(dá)差異，在褐飛虱翅型分化的內(nèi)分泌機(jī)制方面取得了一定的進(jìn)展。
　　 一、褐飛虱保幼激素酯酶基因的克隆與分析
　　 采用簡(jiǎn)并引物PCR和RACE技術(shù)克隆了褐飛虱JHE的全長(zhǎng)基因（NIJHE），這是首個(gè)在半翅目昆蟲中克隆出的JHE基因。NIJHE的氨基酸序列含有其他昆蟲JHEs的五個(gè)功

3、能保守區(qū)。NIJHE與蕪菁葉蜂（Athalia rosae）和意大利蜜蜂（Apis mellifera）的JHE有很高的相似性，分別為40％和39％。在桿狀病毒表達(dá)系統(tǒng)中分離的重組NIJHE蛋白具有較高的分解JHⅢ的活性，且特征常數(shù)（kcat/KM=4.28×106 M-1s-1）和其他已經(jīng)驗(yàn)證的昆蟲JHE很接近，因此，HIJHE cDNA編碼一種功能性JHE。NIJHE主要在脂肪體中表達(dá)，在五齡若蟲48h達(dá)到最高值。在五齡初期及孵化后

4、48h，長(zhǎng)翅個(gè)體的NIJHE mRNA水平和JHE活性都顯著高于短翅個(gè)體，且JHⅢ水平較低。這些數(shù)據(jù)表明NIJHE可能在JH水平調(diào)節(jié)及翅型分化中起很重要的作用。
　　 二、褐飛虱保幼激素法尼酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶基因的克隆與分析
　　 法尼酸-O-甲基轉(zhuǎn)移酶（FAMeT）是JH合成過程中一個(gè)關(guān)鍵的酶，催化法尼酸（FA）到甲基法尼酯（MF）的甲基化。本文采用簡(jiǎn)并引物PCR和RACE技術(shù)克隆了褐飛虱FAMeT的全長(zhǎng)基因（NIFA

5、MeT），該基因編碼299個(gè)氨基酸殘基。NIFAMeT與其他昆蟲的FAMeTs有很高的相似性（52-54％）。NIFAMeT主要在咽側(cè)體和大腦（不包括咽側(cè)體）中高量表達(dá)，在卵巢中也檢測(cè)到有低量表達(dá)。發(fā)育表達(dá)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，NIFAMeT的表達(dá)量與保幼激素滴度不存在相關(guān)性，說明NIFAMeT可能與褐飛虱JH的合成無(wú)關(guān)。在卵巢中也檢測(cè)到有NIFAMeT的低量表達(dá)。NIFAMeT與雌性成蟲卵黃蛋白的發(fā)育有正相關(guān)性。這些數(shù)據(jù)表明NIFAMeT可能不是

6、JH合成過程中關(guān)鍵的酶類，但是在卵巢發(fā)育過程中起到很關(guān)鍵的調(diào)節(jié)作用。
　　 三、褐飛虱保幼激素環(huán)氧酶基因的克隆與分析
　　 在褐飛虱體內(nèi)成功克隆了一個(gè)新的細(xì)胞色素P450基因CYP303A1的全長(zhǎng)序列。CYP303A1基因可編碼497個(gè)氨基酸殘基，并和其他昆蟲的P450 CYP303A1s有很高的一致性，其蛋白質(zhì)序列含有一個(gè)典型微粒體P450的所有特征。CYP303A1可催化甲基法尼酯（MF）向JHⅢ的轉(zhuǎn)變，主要在褐飛虱

7、的咽側(cè)體內(nèi)表達(dá)。褐飛虱的3-4齡若蟲期是翅型分化的關(guān)鍵期，在此期間，短翅個(gè)體的CYP303A1的轉(zhuǎn)錄水平及JH滴度都明顯高于長(zhǎng)翅個(gè)體。這些數(shù)據(jù)表明CYP303A1可能是調(diào)節(jié)褐飛虱JH滴度進(jìn)而影響其翅型分化的一個(gè)關(guān)鍵因子。
　　 JH滴度是昆蟲翅型分化的關(guān)鍵因子，本文率先克隆了首個(gè)半翅目昆蟲的JHE基因和一個(gè)新的細(xì)胞色素P450基因。首次以JH合成與分解關(guān)鍵酶為切入點(diǎn)，測(cè)定了幾種關(guān)鍵酶在褐飛虱長(zhǎng)、短翅品系中的發(fā)育表達(dá)差異，較為系統(tǒng)