杂拟谷盗热激蛋白基因应答4-松油醇及柠檬烯胁迫的表达及功能分析

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lzhonline276
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植物精油因其广谱、安全、在环境中低残留及昆虫不易产生抗药性等优点,成为储粮害虫防治领域的研究热点。课题组前期分别从茶树精油与中山杉中分离鉴定出对杂拟谷盗具有杀虫活性的4-松油醇与柠檬烯,并发现其提高温度会增加其敏感性。在此基础上,本研究利用熏蒸法测定不同温度下4-松油醇、柠檬烯对杂拟谷盗的生物活性,基于转录组数据与生物信息学分析,筛选出杂拟谷盗应答4-松油醇后表达量上调的热激蛋白(TcfHSP)基因,探讨TcfHSP应答4-松油醇、柠檬烯胁迫后的响应模式,利用RNAi方法验证目的基因在4-松油醇、柠檬烯胁迫杂拟谷盗的过程中的功能。本研究的结果为阐明热激蛋白(Heat shock protein,HSP)在杂拟谷盗体内的功能,及4-松油醇与柠檬烯应用于储粮害虫防治方面提供理论依据。主要研究结果如下:1、40℃条件下可增强4-松油醇、柠檬烯对杂拟谷盗的毒性通过三角瓶熏蒸法,初步生测发现,4-松油醇、柠檬烯在28℃与10℃条件下熏蒸杂拟谷盗成虫,其LC50基本一致;然而,在40℃条件下,以上述致死中浓度熏蒸试虫,处理组与对照组的死亡率具有显著性差异。说明杂拟谷盗在高温条件下对两种化合物更加敏感,具有叠加的效果。进一步实验发现两种化合物在40℃条件下的LC50均小于28℃的,其中,4-松油醇在28℃条件下LC50(3.80mg/L)是40℃条件下(1.01 mg/L)的3.74倍,柠檬烯在28℃条件下LC50(8.93mg/L)是40℃条件下(4.93 mg/L)的1.29倍。综上所述,在40℃条件下可以增强4-松油醇、柠檬烯对杂拟谷盗的毒性,其中4-松油醇的效果更为突出。2、基于杂拟谷盗应答4-松油醇转录组数据鉴定热激蛋白基因基于杂拟谷盗应答4-松油醇转录组数据从中筛选出68个TcfHSPs转录本,进一步比对筛选出22个具有完整ORF的TcfHSPs基因。其中有9个属于上调关系,通过NCBI比对进一步确认后得到4个转录本,并成功克隆它们的全长序列,分别是s HSP家族的TcfHSP13.8、TcfHSP16.8和TcfHSP19.0以及HSP70家族的TcfHSP70.9。3、TcfHSPs在不同虫态与不同体段表达量最高分别在成虫与腹部利用RT-qPCR检测杂拟谷盗不同虫态的4个TcfHSPs基因的表达量,表达水平最高的虫态主要集中于幼虫末期与成虫,TcfHSP参与了杂拟谷盗整个发育生长时期。通过比较4个TcfHSPs基因在不同体段的表达量发现,4个TcfHSPs基因在腹部的表达水平均显著高于头部与胸部(p<0.05)。4、TcfHSPs在高温条件下的表达量高于对照组通过RT-qPCR方法,检测发现杂拟谷盗成虫在40℃时4个TcfHSPs基因的表达量均显著高于28℃与10℃的处理(p<0.05),28℃与10℃处理之间并无显著性差异。28℃条件下受4-松油醇LC50浓度诱导后4个TcfHSPs基因表达量均高于对照组,与转录组测序结果一致,且TcfHSP13.8、TcfHSP16.8与对照组有显著性差异;受柠檬烯LC50浓度诱导后TcfHSP16.8、TcfHSP19.0、TcfHSP70.9与对照组均有显著性差异(p<0.05)。40℃条件下受4-松油醇LC10与LC50浓度诱导后4个TcfHSP与对照组相比均具有显著性差异;受柠檬烯LC10与LC50浓度诱导后TcfHSP16.8、TcfHSP19.0、TcfHSP70.9均与对照组有显著性差异(p<0.05)。由此可见,在高温环境中TcfHSP调控4-松油醇、柠檬烯对杂拟谷盗的毒性中具有重要意义。5、高温条件下TcfHSP介导了杂拟谷盗对4-松油醇和柠檬烯的敏感性基于28℃条件下TcfHSP应答4-松油醇LC50浓度的表达模式分析结果选择TcfHSP16.8与TcfHSP19.0进行RNAi研究,通过RT-q PCR检测2个基因的沉默效率高达83%以上。28℃与40℃条件下杂拟谷盗的羽化率并无差异,对RNAi后的成虫进行4-松油醇、柠檬烯的敏感性测试,发现在40℃条件下的死亡率明显高于28℃,4-松油醇熏蒸后的响应提高17%以上(p<0.05),柠檬烯熏蒸后的响应提高29%以上(p<0.05),结果表明沉默TcfHSP16.8与TcfHSP19.0后在40℃条件下增加了杂拟谷盗对两种化合物的敏感性且柠檬烯效果更加明显。综上所述,在高温条件下TcfHSP介导并增加了杂拟谷盗对4-松油醇和柠檬烯的敏感性。
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