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稻纵卷叶螟(Cnaphalocrocis medinalis Guenee)属于鳞翅目,螟蛾科,是水稻产区的主要害虫之一,广泛分布于热带和温带各稻区。目前对该虫害的防治主要是化学防治,但不利于环境保护和食品安全。如何利用生物防治有效控制该虫害是当前研究的重要课题。 几丁质是由N-乙酰-D-葡萄糖胺通过β-1,4糖苷键链接而成的多糖,是昆虫表皮、消化道的围食膜和体内组织基底膜的主要组成成分,对昆虫表皮和围食膜的结构形态和大小维持具有重要的作用。几丁质脱乙酰酶(Chitin deacetylase,简称CDA),是昆虫几丁质降解酶系的一员,能催化几丁质脱乙酰为壳聚糖。关于稻纵卷叶螟CDA目前尚未有研究报道。昆虫的生长发育伴随着几丁质的合成和降解,而人类和哺乳动物均没有几丁质代谢系统。因此,通过破坏昆虫几丁质代谢平衡来开发生物杀虫剂,具有潜在的应用价值。 本研究依据稻纵卷叶螟4龄转录组数据库分析表明稻纵卷叶螟至少存在5条CDAs,通过RACE技术结合转录组数据分别获得了含有完整ORF序列的CmCDA1,CmCDA2,CmCDA4以及只有部分序列的CmCDA5和CmCDA6(NCBI登录号分别为1767645,1764496,1754502,1768147和1787955)。CmCDA1,全长2020个碱基,包括一个1620个碱基的ORF框,编码一个含有539个氨基酸的蛋白质,其分子量约为61.4kDa,等电点pI为5.07; CmCDA2,全长2158个碱基,包括一个1632个碱基的ORF框,编码一个含有543个氨基酸的蛋白质,其分子量约为61.7kDa,等电点pI为5.35; CmCDA4,全长1537个碱基,包括一个1485个碱基的ORF框,编码一个含有494个氨基酸的蛋白质,其分子量约为55.9kDa,等电点pI为5.51。 昆虫CDA根据含有保守功能域的数目可以分为五大类GroupⅠ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ。本研究通过结构及系统进化分析表明,CmCDA1和CmCDA2含有几丁质结合区(ChBD)、低密度脂蛋白受体区(LDLa)和几丁质催化区,属于GroupⅠ;CmCDA4只含有ChBD和几丁质催化区,属于GroupⅢ。只有部分序列的CmCDA5通过NCBI序列比对,与其他昆虫的CDA5同源性比较高,属于GroupⅣ;而CmCDA6和其他昆虫属于GroupⅤ的CDA同源性最高。 组织和发育特异性表达分析表明:CmCDA1、CmCDA2、CmCDA4在头部的表达量显著高于其他组织;CmCDA1在四龄中肠的表达量与在脂肪体的表达量相比达到差异极显著;CmCDA2在中肠和表皮的表达量与在脂肪体的表达量相比也达到差异极显著。CmCDA1、CmCDA2和CmCDA4在成虫期的表达量都比幼虫期高。 本研究获得了稻纵卷叶螟3个完整ORF序列的CDA基因和2个CDA的部分序列,并分析其分子特性和表达情况,为有害昆虫的生物防治和生物杀虫剂的研制提供了理论依据。