褐飞虱RNAi-防治候选靶标-2个雌性特异基因的分析

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褐飞虱Brown planthopper(BPH, Nilaparvata lugens)是我国和许多东南亚国家水稻种植区的首要害虫。褐飞虱的种群繁衍是虫害大爆发的前提,而褐飞虱雌虫在种群繁衍过程中发挥着重要的作用。因此,阐明褐飞虱雌虫生殖有关基因的功能,可为褐飞虱防治提供重要的理论基础。本研究从褐飞虱基因组和转录组中挑选出两个雌性褐飞虱特异表达基因N117034和N100460,克隆获得开放阅读框(ORF)序列:N117034的ORF长528bp,编码175个氨基酸的多肽,预计分子量为44.21kDa; N100460的ORF长813bp,编码270个氨基酸的多肽,预计分子量为73.03kDa。氨基酸同源性比对发现,N117034的同源基因大多为滤泡细胞3C蛋白基因(follicle cell protein 3C, Fcp3C),并在黑腹果蝇、德国小蠊和太平洋折翅蠊中有报道;N100460的同源基因均无已知功能。通过不同发育时期实时荧光定量PCR,我们验证了N117034和N100460均是雌虫特异性表达基因,从成虫羽化后48小时开始表达,在羽化后60小时达到最高表达量。通过不同组织实时荧光定量PCR,我们确定了N117034和N100460均在卵巢中高表达,且主要表达于卵母细胞中,这与果蝇Fcp3C主要表达于滤泡细胞中不同。对褐飞虱五龄末期若虫进行RNAi实验,两个基因的沉默均不会直接导致褐飞虱的死亡,但会加速死亡速度,缩短成虫寿命;N117034被沉默后虫体内卵黄蛋白基因(N1Vg)的表达量显著降低,卵母细胞暗淡无光且短而粗大,卵巢发育畸形,产卵量极显著降低,绝大多数雌虫失去生殖能力,脂肪体松散,雌虫腹部膨大;N100460被沉默后虫体内卵黄蛋白基因(N1Vg)的表达量显著降低,卵母细胞发育滞缓,产卵量与孵化率均显著降低,褐飞虱的生殖能力受到一定的影响。我们推测N117034和NL00460的功能均与雌性褐飞虱成虫卵母细胞的营养与发育有关,其中N117034对褐飞虱生殖的影响效果最为显著。本研究揭示了褐飞虱雌虫特异性表达基因的特性,扩展了我们对昆虫Fcp3C功能的认识,为未来RNAi技术防治褐飞虱的研究提供了生殖相关的靶标基因,对褐飞虱的绿色、高效、可持续防治具有很大的潜在价值。
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