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粘虫αFTZ-F1和βFTZ-F1基因功能鉴定
中文摘要
粘虫Mythimnaseparata(Walker)隶属于鳞翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuide),主
要危害水稻、小麦、玉米等禾本科作物。核受体因子调控昆虫蜕皮、发育、生殖以及
形态构建等过程,因此关于核受体的研究成为近年来昆虫学领域的研究热点之一。本
文基于粘虫转录组数库获得αFTZ-F1和βFTZ-F1两个核受体因子,利用玉米介导的
RNAi技术探讨其在粘虫发育中的功能,可为粘虫防治提供理论依据。主要研究结果如
下:
1.粘虫αFTZ-F1和βFTZ-F1序列特征分析
本文基于粘虫转录组数据库获得αFTZ-F1和βFTZ-F1unigene序列,其开放阅读框
分别为1695bp和2292bp,分别编码564和763个氨基酸残基,包括保守DNA结合
域(DBD)和配体结合域(LBD)。通过聚类分析结果显示,αFTZ-F1和βFTZ-F1分别
和甜菜夜蛾Spodopteraexigu、草地贪夜蛾Spodopterafrugiperd和斜纹夜蛾Spodoptera
litura聚为一支。确定这两个基因均为核受体家族成员。
2.粘虫αFTZ-F1和βFTZ-F1时空表达模式的构建
利用RT-qPCR技术测定αFTZ-F1和βFTZ-F1在粘虫5龄至6龄不同发育阶段和5
龄不同组织的mRNA表达水平。结果显示αFTZ-F1和βFTZ-F1基因在粘虫5龄至6龄
的不同发育阶段均有表达。两个基因均在5龄48h的表达量最高,与其他时期有极显
著差异(P0.01),6龄72h表达量次之。组织表达谱结果显示,αFTZ-F1和βFTZ-F1
在粘虫7个不同组织均有不同程度的表达。头部αFTZ-F1的表达量最高,与其他组织
有极显著差异(P0.01),表皮的表达量次之;表皮的βFTZ-F1表达量最高,与其他组
织有极显著差异(P0.01),次之为头部。两个基因都在前肠和中肠中低水平表达,与
其他组织有极显著差异(P0.01)。
3.粘虫αFTZ-F1和βFTZ-F1功能分析
本研究成功构建玉米介导的αFTZ-F1和βFTZ-F1基因RNAi体系,并设置实验组
(TRV2-αFTZ-F1、TRV2-βFTZ-F1)和空白对照组,以及阴性对照组,各个对照组都设3
个生物学重复,每个重复处理10头同批的2龄幼虫。利用RT-qPCR技术测定αFTZ-F1
和βFTZ-F13龄、4龄、5龄和6龄第2天幼虫的mRNA水平,记录粘虫4龄和5龄的
发育历期和致死率,并观察表型。
在3~6龄4个龄期中,αFTZ-F1实验组的mRNA水平极显著低于对照组(P0.01),
对照组之间的mRNA水平无显著差异(P0.05),3-6龄期幼虫的沉默效率分别为75%,
33%,61%,40%;实验组4龄幼虫的发育历期与对照组无显著性差异(P0.05),而5
龄幼虫发育历期显著长于对照组(P0.05)。在幼虫期实验组的死亡率与对照组没有显
著性差异(P0.05),无明显死亡表型。化蛹过程出现3种致死表型,包括无法形成前
蛹、无法正常化蛹和发育成缺陷型蛹,死亡率为35.08%。
同样,βFTZ-F1实验组的mRNA水平极显著低于对照组(P0.01),对照组之间的
mRNA水平无显著差异(P0.05),3-6龄期幼虫的沉默效率分别56%,45%,58%,
51%。发育历期和幼虫期死亡率同αFTZ-F1沉默效果相似,化蛹时蛹翅处无法形成完
整的蛹皮而死亡,死亡率为35.98%。表明βFTZ-F1可能参与翅区域的蛹皮的形成。
本文建立了粘虫αFTZ-F1和βFTZ-F1的时空表达模式,通过基因沉默技术发现,
αFTZ-F1影响前蛹的正常发育,βFTZ-F1可能参与蛹翅区域蛹皮的形成。
关键词:粘虫;αFTZ-F1;βFTZ-F1;RNA干扰
FunctionalIdentificationofαFTZ-F1andβFTZ-F1genein
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