韭菜迟眼蕈蚊抗高效氯氟氰菊酯P450鉴定及CYP6QE1基因功能分析

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韭菜迟眼蕈蚊(Bradysia odoriphaga Yang et Zhang),幼虫俗称“韭蛆”,以幼虫聚集在韭菜地下鳞茎处进行取食危害,是韭菜生产中的主要害虫。生产上主要使用化学农药灌根防治,不仅污染环境,影响人类健康,而且导致该虫的抗药性增强。细胞色素P450对外源物质可发挥代谢功能,昆虫对杀虫剂代谢能力的增强与其体内P450s基因的过量表达密切相关。本研究对韭菜迟眼蕈蚊高效氯氟氰菊酯抗性和敏感品系进行转录组分析,对差异表达的P450基因进行筛选;并对CYP6QE1进行克隆及功能分析,以期了解韭蛆杀虫剂抗性与P450基因之间的关系,为韭菜迟眼蕈蚊的防治提供理论依据。本研究主要结果如下:1.高效氯氟氰菊酯对韭菜迟眼蕈蚊田间品系和室内敏感品系的毒力测定室内毒力测定结果表明,高效氯氟氰菊酯对韭菜迟眼蕈蚊田间品系和室内敏感品系的LC50值分别为473.021 mg/L和79.509 mg/L。田间品系对高效氯氟氰菊酯抗性倍数是5.949。2.高效氯氟氰菊酯抗性品系和敏感品系转录组比较分析通过转录组测序分析发现,与敏感品系相比,高效氯氟氰菊酯抗性品系中有926个上调的基因,有1240个下调的基因。上调基因中包括17个P450基因。对其中8条基因即cluster19765、cluster23833、cluster27879、cluster5822、cluster43577、cluster33996、cluster26113、cluster22792进行实时荧光定量PCR,验证基因的表达水平变化,结果与转录组测序结果一致,其中以cluster23833的差异表达倍数最高,为247.19倍。3.韭菜迟眼蕈蚊细胞色素P450 CYP6QE1基因的生物信息学分析利用PCR技术克隆获得CYP6QE1的全长,基因全长为1752bp,编码511个氨基酸,其等电点为8.96,蛋白分子量为58.314 k Da。通过序列比对和系统发育分析得知,该基因属于P450家族的CYP6家族。序列包含3个细胞色素P450特征区域,包括C螺旋保守序列WRNAR(residues 127-131)、K螺旋保守序列ETLR(residues 371-374)和血红素结合域保守序列FGDGPRNCLG(residues 448-457)。该基因未发现信号肽,在5~27位氨基酸之间形成一个跨膜区。4.韭菜迟眼蕈蚊细胞色素P450 CYP6QE1基因的功能分析利用实时荧光定量PCR技术测定CYP6QE1在不同组织、不同发育时期以及不同药剂诱导下的表达量。结果显示,CYP6QE1在幼虫马氏管中表达水平最高,中肠和脂肪体次之,头部中几乎不表达。CYP6QE1在幼虫时期表达量显著高于韭菜迟眼蕈蚊其它发育时期,幼虫期以3龄幼虫的表达水平最高,2龄幼虫次之,在卵、蛹和成虫中表达量很少,在雄蛹和雄虫中的表达量略高于雌蛹和雌虫,但差异不显著。LC30高效氯氟氰菊酯处理3龄幼虫后36h,CYP6QE1表达量与对照相比显著上升。LC50高效氯氟氰菊酯处理后36h和48h,CYP6QE1表达水平显著提高。LC30毒死蜱和LC30噻虫胺处理后,CYP6QE1基因的表达水平与对照相比均显著上升。利用RNAi干扰技术对CYP6QE1基因进行干扰,结果表明,与对照相比,饲喂CYP6QE1基因ds RNA后48h和72h,CYP6QE1基因表达量显著下降,分别为对照的28.7%和55.3%。LC30高效氯氟氰菊酯、LC30毒死蜱和LC30噻虫胺处理后,饲喂CYP6QE1基因ds RNA试虫的死亡率与对照相比均显著升高。
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