斜纹夜蛾SpL14-3-3ζ基因的克隆、表达及其对莱氏野村菌侵染相关功能的研究

来源 :重庆大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:seaw2008
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14-3-3蛋白家族是一类进化上极度保守的酸性蛋白,首次在系统地分析牛科动物脑蛋白时发现,目前发现该蛋白家族普遍存在于真核生物中,发挥着各种不同的生物学功能,如参与细胞信号转导的调节、参与宿主胁迫应答、细胞吞噬以及细胞周期的调控等。为了研究该基因在斜纹夜蛾中的作用,本课题基于本实验室前期构建的斜纹夜蛾脂肪体抑制差减文库(Suppression subtractive hybridization,SSH),筛选得到14-3-3ζ基因的EST序列,利用RACE技术克隆得到该基因的全长。采用荧光定量qPCR技术和RNA干扰技术,研究该基因在斜纹夜蛾发育过程中的作用以及其在斜纹夜蛾抵御莱氏野村菌入侵中的分子应答机制。以期从分子生物学角度研究斜纹夜蛾与莱氏野村菌入侵的关系,从而为设计以14-3-3蛋白为靶标的斜纹夜蛾行为调控剂提供科学的理论依据。主要的研究结果如下:①基于斜纹夜蛾14-3-3ζ基因的EST序列,采用SMART RACE技术克隆了该基因cDNA全长(命名为SpL14-3-3ζ),应用ORF Finder、Expasy等生物信息学软件预测了该基因的开放阅读框并分析了该基因编码的蛋白质理化性质与结构,利用DNAMAN软件对来自Genebank中已登记的不同物种的14-3-3ζ蛋白进行同源比对,通过ClustalW和MEGA软件进行多序列比对构建并分析了14-3-3ζ蛋白的系统发育进化树。结果表明,斜纹夜蛾14-3-3ζ基因全长1196bp,开放阅读框744bp,共编码247个氨基酸,预测的蛋白质分子量为28.0kDa,等电点为4.6,且该蛋白既无信号肽也无跨膜结构域。同源比对发现,斜纹夜蛾14-3-3ζ蛋白氨基酸序列与来自其它物种的14-3-3ζ蛋白氨基酸序列同源性达80%以上。系统进化结果表明,斜纹夜蛾14-3-3ζ蛋白与鳞翅目14-3-3蛋白成员进化关系最近,与烟蚜夜蛾14-3-3ζ蛋白氨基酸序列相似性达100%,而与植物和真菌的进化关系最远。基因组结构显示,SpL14-3-3ζ基因含有4个外显子,3个内含子。②采用荧光定量qPCR的方法对SpL14-3-3ζ基因在斜纹夜蛾不同发育时期的表达模式进行分析,结果表明该基因在斜纹夜蛾幼虫各个发育时期均有表达,4龄幼虫表达量最高,是2龄幼虫表达量的4.44倍,5龄幼虫中表达量最低。随着化蛹过程的进行,预蛹期表达量最高,是2龄幼虫表达量的22.8倍,化蛹后,表达量急剧降低。③通过qPCR技术检测了SpL14-3-3ζ基因在斜纹夜蛾各组织器官的表达特性,研究结果表明,SpL14-3-3ζ基因在所选的6个组织器官中均有表达。在正常斜纹夜蛾各组织器官中,血细胞的表达量最高,是头部表达量的22.4倍;中肠次之,为头部表达量的6.2倍;而在表皮表达量最低。经莱氏野村菌侵染24h后,相对于正常各组织,该基因在某些特定的组织中有不同程度的诱导上调表达,其中血细胞中诱导量最高,是正常血细胞表达量的6.5倍;头部次之,是正常未侵染头部表达量的3.7倍;中肠2.8倍;脂肪体2.0倍。④采用PCR技术对SpL14-3-3ζ基因在莱氏野村菌侵染后特定组织不同时期的表达模式进行研究。结果显示,在血细胞中,mRNA表达量从诱导后6h开始上升,到12h达到最大(为0h的15.3倍);在脂肪体中,mRNA表达量从注射后6h开始上升,到12h达到最大(为0h的7.7倍);而在中肠中,从注射后的1~6h呈缓慢上升趋势,到6h达到最大诱导量(为0h的5.6倍)。⑤通过体外注射dsRNA干扰片段,干扰SpL14-3-3ζ基因在斜纹夜蛾体内的表达,研究该基因在斜纹夜蛾生长发育以及抵御莱氏野村菌侵染中的作用。研究结果表明,SpL14-3-3ζ基因在不同组织中的干扰效率是不同的,在血细胞中,于注射干扰片段的第二天检测出极显著的干扰效率,而脂肪体和中肠,于注射干扰片段的第一天分别表现出极显著和显著的干扰效率。此外,干扰SpL14-3-3ζ基因表达后,100%的幼虫可进入化蛹阶段,相比对照组55+2%的实验组蛹不能羽化为成虫,35+3%的蛹羽化出畸形的成虫。生测试验进一步表明,通过RNA干扰的方法沉默该基因在斜纹夜蛾体内的表达,与其它对照组相比,可以显著增强幼虫对莱氏野村菌侵染的敏感性,表现为斜纹夜蛾幼虫的半致死时间显著提前。结论:首次克隆得到斜纹夜蛾14-3-3ζ基因,命名为SpL14-3-3ζ,研究了该基因在斜纹夜蛾生长发育中的作用、时空表达特性、特定组织不同时期的诱导表达特性以及该基因在斜纹夜蛾抵御莱氏野村菌侵染中的作用。结果表明SpL14-3-3ζ基因的表达具有个体发育时期表达特性、时空表达特性以及特定组织的时期诱导表达特性,此外该基因参与斜纹夜蛾的个体发育过程尤其是蛹的发育,以及参与斜纹夜蛾对莱氏野村菌入侵的宿主防御应答作用。
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