褐飞虱三种神经肽基因Nl18169,Nl35689及Nl35441的生物学功能剖析

摘要

昆虫神经肽在调节昆虫代谢、发育、生殖、节律、滞育、行为和学习等方面发挥着重要作用，深入剖析其调控机理，对于进一步揭示昆虫生长发育、行为变异等机制以及开发害虫治理新方法等具有重要意义。褐飞虱Nilaparvata lugens属半翅目飞虱科（Hemiptera: Delphacidae），是水稻的最重要害虫之一。然而，目前对于褐飞虱神经肽的研究还很少。为此，本文以褐飞虱Mudgo和TN1两种致害性种群为研究对象，研究了三个神经肽激素基因，即Nl18169、Nl35689和Nl35441在调控褐飞虱生长、发育、存活以及取食和致害性变异中的作用。
　　甲壳类动心肽(CCAP)是昆虫的一种重要的神经肽，它对昆虫的生理有重要的作用，如控制心跳的速率和调节蜕皮行为。我们从褐飞虱中克隆了一个CCAP基因，即Nl18169。该基因全长599bp，开放阅读框408bp，编码了135个氨基酸，预测分子量为15.2kDa，等电点为8.36，有一段24个氨基酸的信号肽，无跨膜区。表达谱分析显示，该基因在褐飞虱头部和唾液中高度表达，并且在Mudgo种群中的转录水平高于TN1种群。沉默该基因导致褐飞虱死亡率增加，且超过82％的褐飞虱不能正常蜕皮而致畸。虽然该基因在两种褐飞虱种群中的表达量存在显著差异，但沉默该基因对两种种群在不同水稻品种（Mudgo品种、TN1品种）上的死亡率没有影响，也不影响褐飞虱的蜜露分泌量。上述结果说明该CCAP对褐飞虱的蜕皮羽化至关重要，但在褐飞虱致害性变异中可能作用不明显。
　　鞣化激素也是昆虫的一种重要的神经肽，它参与了昆虫的羽化过程。该研究从褐飞虱中克隆得到两个鞣化激素基因，即Nl35689和Nl35441。Nl35689全长566bp，开放阅读框为462bp，编码了157个氨基酸，预测分子量为17.2kDa，等电点为6.87，有一段21个氨基酸的信号肽，无跨膜区。Nl35441全程540bp，开放阅读框为417bp，编码了138个氨基酸，预测分子量为15.7kDa，等电点为5.07，有一段24个氨基酸的信号肽，无跨膜区。表达谱分析表明，这两个基因均在褐飞虱头部高度表达，但在Mudgo种群和TN1种群中不存在差异。沉默两个基因中的任何一个均导致褐飞虱死亡率与不能蜕皮而致畸的比率显著增加。说明鞣化激素基因Nl35689和Nl35441在褐飞虱的蜕皮羽化中发挥着重要作用，而与褐飞虱的致害性变异无关。

目录

论文说明

声明

致谢

摘要

第一章 文献综述

1．1 昆虫神经肽

1．1．1 昆虫神经肽的生物合成

1．1．2 昆虫神经肽的主要分泌器官

1．1．3 昆虫神经肽的功能

1．2 甲壳类动心肽CCAP

1．3 鞣化激素Bursicon

1．4 褐飞虱神经肽的研究进展

1．5 本研究的目的与意义

第二章 甲壳类动心肽基因Nl18169的生物学功能剖析

2．1 材料与方法

2．1．1 供试植物和虫源

2．1．2 褐飞虱基因Nl18169基因的克隆和序列分析

2．1．3 荧光定量PCR检测Nl18169基因的组织分布及时间表达

2．1．4 Nl18169基因在两种种群中的差异表达

2．1．5 Nl18169及GFP dsRNA的合成

2．1．6 褐飞虱dsRNA注射及沉默效果检测

2．1．7 褐飞虱的生物学测定

2．1．8 数据分析

2．2 结果与分析

2．2．1 Nl18169基因的克隆及其序列分析

2．2．2 褐飞虱Nl18169的同源性分析

2．2．3 褐飞虱Nl18169基因的表达模式

2．2．4 沉默Nl18169对褐飞虱存活率影响

2．2．5 沉默Nl18169对褐飞虱取食的影响

2．3 讨论

第三章 鞣化激素基因Nl35689和Nl35441的生物学功能剖析

3．1 材料与方法

3．1．1 供试植物和虫源

3．1．2 褐飞虱基因Nl35689和Nl35441基因的克隆和序列分析

3．1．3 荧光定量PCR检测和Nl35689和Nl35441的组织分布及时间表达

3．1．4 Nl35689、Nl35441及GFP dsRNA的合成

3．1．5 褐飞虱dsRNA注射及沉默效果检测

3．1．6 褐飞虱的生物学测定

3．1．7 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 Nl35689和Nl35441基因的克隆及其序列分析

3．2．2 褐飞虱Nl35689和Nl35441的同源性分析

3．2．3 褐飞虱Nl35689和Nl35441基因的表达模式

3．2．4 沉默Nl35689和Nl35441对褐飞虱存活率影响

3．3 讨论

第四章 全文总结

4．1 全文小结

4．2 创新之处

4．3 下一步研究计划

参考文献

附录