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棉铃虫Helicoverpa armigera (Hubner)是世界性的重要经济害虫,细胞色素P450是生物体中一类重要的代谢酶类,昆虫P450介导的代谢解毒作用增强是昆虫对多种杀虫剂产生抗性的重要机制。最近的研究表明,转座子插入是P450基因过表达的一个重要机制。本文利用基因组步移获得棉铃虫多个抗性相关P450基因的基因组5’和3’侧翼序列,利用生物信息学和分子生物学方法从棉铃虫基因组中鉴定了3种新型SINE反转录转座子多个拷贝序列,其中HaSE1和HaSE2是tRNA衍生SINE转座子,HaSE3是5S rRNA衍生SINE转座子。研究结果对于明确昆虫P450基因的进化适应以及昆虫SINE转座子的分子进化具有重要意义。根据已经报道的棉铃虫抗药性相关P450基因CYP9A12、CYP9A14和CYP6AE12以及棉铃虫近缘种Helicoverpa Zea抗药性相关CYP321A1基因的cDNA序列,通过genome walking获得了多个P450基因5’和／或3’侧翼基因组序列,发现CYP6AE12基因、CYP9A14基因和CYP321A1基因的5’侧翼序列存在GATA-1、Oct-1、C/EBP、BR-C Z、CdxA和HSF等多种转录因子结合位点。这些转录因子可能在特异性调控抗性相关P450基因的表达中具有一定的作用。此外,在棉铃虫CYP6AE12基因5’侧翼序列和3’侧翼序列分别发现一个Helitron类转座子Lepl和一个SINE反转录转座子HaSE1.1的插入。对棉铃虫CYP6AE12基因的基因组5’侧翼序列的分析发现了一个新的P450基因,进一步通过RT-PCR获得了棉铃虫一个新的CYP6家族P450基因的1730bp cDNA序列,编码521个氨基酸,预测蛋白质分子量为14.35kD,等电点为4.98。该基因与CYP6AE12基因在氨基酸水平上具有74%的一致性。以通过基因组步移获得的棉铃虫CYP6AE12基因的基因组3’侧翼序列作为信息探针,应用blastn鉴定获得21个全长HaSE1拷贝序列,命名为HaSE1.2-HaSE1.22。对所有鉴定的全长HaSE1拷贝的序列分析发现,这些序列都具有典型的tRNA衍生SINE转座子的结构特征：侧翼为5-18bp的靶标位点重复(target site duplication, TSD);5’端为具有A box和B box(RNA聚合酶Ⅲ启动子特征性基序)的tRNA目关区；3’末端具有完整或者不完整的TGA重复。利用ClustalW进行多重序列比对获得的HaSEl一致序列长386bp,包括与黑腹果蝇tRNAArg (GenBank登录号：V00243)具有58%同源性的74bp的tRNA相关区。序列对比发现,HaSE1一致序列3’末端43bp序列与从棉铃虫BAC克隆(GenBank登录号：FP340435；位置：64987-66631)中鉴定的LINE转座子HaRTE1.1的3’末端具有82%的同源性。HaRTE1.1长1645bp,侧翼为15bp的靶标位点重复(TSD),编码的反转录酶氨基酸序列与家蚕RTE-3-BM具有42%的一致性,3’非翻译区末端为TGA重复。以HaSE1的74bp的tRNA相关区作为信息探针,应用blastn鉴定获得7个HaSE2拷贝序列,命名为HaSE2.1-HaSE2.7。HaSE2的一致序列长286bp,5’端132bp序列与HaSE1具有94%的序列一致性,包括70bp的tRNA相关区和62bp的保守性中央区。值得注意的是,HaSE2-致序列154bp的3’端与从棉铃虫中分离的mariner类转座子Hamarl.3具有98%的序列同源性。这是第一次报道关于一个SINE家族的3’端由DNA转座子衍生而来。这很可能是由于HaSE2的反转录产物整合到mariner转座子的基因组拷贝中,也有可能是模板转换(template switching)过程中由于tRNA和mariner转座子的转录产物发生重组造成。应用blastn和PCR从棉铃虫基因组中鉴定和分离获得16个HaSE3拷贝,命名为HaSE3.1-HaSE3.16。序列比对表明,HaSE3的一致序列的3’端与HaSE1的一致序列的3’端具有94%的序列同源性,表明该HaSE3家族可能来源于反转座cDNA合成过程中tRNA衍生HaSE1的RNA与5S rRNA的模板转换。因此,本文的研究首次发现了昆虫的一个5S rRNA衍生SINE家族来源于5S rRNA和tRNA衍生SINE的重组。对GenBank数据库的同源检索发现,HaSE1存在于棉铃虫的两个近缘种美洲棉铃虫和烟芽夜蛾中。同样,HaSE2存在于Heliothis subflexa、烟芽夜蛾、草地贪夜蛾、海灰翅夜蛾、斜纹夜蛾和君主班蝶中,HaSE3存在于Heliothis subflexa、烟芽夜蛾、粉纹夜蛾和蓓带夜蛾中。有趣的是,尽管本文在已全基因组测序的家蚕中未发现这三种SINE家族,但却在一个非鳞翅目物种棉蚜中发现了HaSE2转座子,表明HaSE2发生了水平转移。