【摘 要】
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NPC1基因在胆固醇运输和吸收方面发挥重要作用。对于昆虫来说,胆固醇是其必须从食物中获取的重要营养物质。目前还没有关于鞘翅目昆虫NPC1基因的报道。本研究首先对两种二十八星瓢虫进行了鉴别,然后以茄二十八星瓢虫为研究对象,克隆得到茄二十八星瓢虫NPC1a基因并进行了生物信息学及表达模式分析;在此基础上,利用RNAi技术对NPC1a基因的功能进行了初步研究,并通过VIGS(Virus-induced
【基金项目】
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国家重点研发计划子专题(编号:2017YFD0200400);
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NPC1基因在胆固醇运输和吸收方面发挥重要作用。对于昆虫来说,胆固醇是其必须从食物中获取的重要营养物质。目前还没有关于鞘翅目昆虫NPC1基因的报道。本研究首先对两种二十八星瓢虫进行了鉴别,然后以茄二十八星瓢虫为研究对象,克隆得到茄二十八星瓢虫NPC1a基因并进行了生物信息学及表达模式分析;在此基础上,利用RNAi技术对NPC1a基因的功能进行了初步研究,并通过VIGS(Virus-induced gene silencing)技术分析了NPC1a基因用于茄二十八星瓢虫防控的潜力。主要研究结果如下:1、茄二十八星瓢虫NPC1a基因的克隆与时空表达首先根据幼虫形态和DNA分子鉴定方法对茄二十八星瓢虫进行了鉴别,以确保实验材料的正确性。然后,在转录组中比对获得一条NPC1基因的核苷酸序列。该基因的开放阅读框长度为4020bp,编码1340个氨基酸。预测编码的蛋白大小为150274.83Da,具有NPC家族蛋白的三个保守结构域。在系统发育树上显示该基因与鞘翅目昆虫的NPC1a聚成一支。最后采用荧光定量PCR技术,对NPC1a基因在茄二十八星瓢虫不同的发育阶段和不同组织中的表达量进行分析。结果表明,NPC1a基因在茄二十八星瓢虫整个发育阶段和不同组织均有表达,其中在虫体发育前期(卵、1龄、2龄、3龄)表达量较高,在3龄达到最高,随后在4龄、蛹期、成虫中的表达量逐渐降低;肠道的表达量显著高于表皮和头部,是表皮的12.8倍,是头部的5.6倍。2、RNA干扰效果评估本研究采用了两种表达dsRNA的方法,首先是利用试剂盒合成dsRNA,发现饲喂浓度为50ng/μL和500ng/μl的ds NPC1a处理组的NPC1a转录水平分别下降了43%和58%左右;幼虫的表型没有显著变化。后续实验采用了50ng/μl的浓度,从1龄开始连续饲喂幼虫4天和7天dsRNA,发现仅在连续饲喂了7天ds NPC1a的幼虫上有发育历期显著延长的表型。然后,利用VIGS技术表达dsRNA。本研究以沉默了番茄的PDS基因后产生的白化表型作为指示和参照,建立瞬时表达靶标基因的dsRNA体系。以此作为参照推断,在侵染第20天后,ds NPC1a在新叶的表达较高。此时,将1龄幼虫转接到表达ds NPC1a的叶片上并在10天后取样分析发现,NPC1a基因的表达量显著下降了54%左右;但是幼虫体重变化和发育历期与对照没有显著差异。通过两种表达dsRNA的方法进行RNAi饲喂实验发现,尽管茄二十八星瓢虫NPC1a的表达量显著下降,但是对其生长发育的影响并不显著。这可能是因为固醇为微量营养,而NPC1a基因表达的抑制程度还不够(仅有50%多)导致未抑制的部分能够翻译产生足够的NPC1a蛋白并基本满足其功能需求。此外,茄二十八星瓢虫等昆虫体内也可能存在一条独立于NPC1a基因的胆固醇吸收转运机制,能够有效补充该基因表达抑制的功能缺陷。将来的研究应通过提高干扰效率或通过基因编辑的方法获得NPC1a功能完全缺失的昆虫个体,以进一步验证NPC1a基因作为靶标进行害虫防治的可行性。
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