稻飞虱两种sdRNA传导相关基因克隆与功能研究

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wgp121554715
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
RNAi是指由内源性或外源性双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)介导的细胞内mRNA发生特异性降解,导致靶基因的表达沉默,产生相应的功能表型缺失。   灰飞虱Laodelphax striatellus(Fallen)和褐飞虱Nilaparvata lugens(stal)同属于半翅目(Hemiptera)蝉亚目(Cicadomorpha)蜡蝉总科(Fulgoroidea)中的飞虱科(Delphacidae),都是全球性粮食作物的重要害虫,不仅能刺吸为害而且还能传播病毒。对稻飞虱的防治主要以化学农药防治为主,不但造成了严重的环境污染,破坏生态平衡,使农药残留增大,对人和其它动物健康构成威胁。因此,需要更清洁安全的防治技术替代传统技术。近几年,越来越多的学者将RNAi技术应用于稻飞虱,试图开发新的防治途径。   dsRNA的传导是引发RNAi的关键一环,本研究基于国内外对dsRNA传导的研究,以两种稻飞虱的sid和chc同源基因为研究对象,在活体昆虫中验证两种基因与dsRNA传导的关系,以便寻找切实可行的提高RNAi效应的途径,为在昆虫研究领域更好的应用RNAi技术提供依据。   现将主要研究结果总结如下:   1、灰飞虱sid-1-like基因和网格蛋白重链基因全长克隆   本研究首先利用灰飞虱转录组数据筛选网格蛋白重链(Clathrin heavy chain,Chc)和sid-1-like的基因,获得相关基因片段后进行克隆验证,并设计特异性引物,采用RACE技术进行基因全长克隆,利用序列分析软件对全长序列进行分析。结果显示,克隆chc基因得到的序列长度为5,347bp,ORF编码961个氨基酸,编码的蛋白分子量为110.1078kD,PI为5.36,且具有clathrin7-fold repeat特征区域,聚类分析显示与不同生物Chc基因同源,与其它昆虫Chc聚为一大类,相似度达92%以上。克隆sid-1-like基因获得的序列全长为2,515bp bp,ORF编码648个氨基酸,所编码的蛋白分子量为52.0588kD,PI为8.98,通过氨基酸拓扑结构分析可知克隆的基因与线虫和棉蚜sid-1同源基因的拓扑结构具有极高的相似性,并都具有11个跨膜区域等sid-1-like基因的特征,聚类分析显示与不同生物sid-1-like基因同源,相似度在22%至81%之间,其中与近缘种褐飞虱的sid-1-like基因相似性最高,达到81%。由此认为所克隆的序列全长分别是灰飞虱的Chc同源基因和sid-1-like基因,被分别命名为Lschc和Lssid。该研究为设计dsRNA,利用RNAi深入研究其功能,以及在灰飞虱RNAi中的作用,奠定了基础。   2、沉默灰飞虱sid-1-like基因和灰飞虱网格蛋白重链基因对灰飞虱RNAi的影响   本研究以灰飞虱几丁质合成酶基因(Lschi)为报告基因,通过两次RNAi手段,测定干扰灰飞虱chc和sid-1-like基因是否影响dschi对灰飞虱网格蛋白重链基因的干扰作用。结果表明,单独喂食dssid及dschc对灰飞虱的死亡率(5.25%和3.98%)和chi基因的相对表达水平(1.33和1.19)没有显著影响,与喂食dsEGFP的对照处理(5.07%;1.0)没有显著差异。表明单独干扰sid和chc不会影响灰飞虱chi基因的表达,也不会影响试虫的死亡率变化。但单独喂食dschi可以显著抑制灰飞虱chi基因的表达,其表达水平仅有对照的40%,同时导致试虫死亡率显著升高(22.78%),是dsGFP处理的4.6倍。将dschi与dssid或/和dschc混合喂食处理时,dschi对chi基因表达的抑制作用以及对试虫的致死效应,均大幅下降。喂食dssid+dschi、dschc+dschi及dssid+dschc+dschi混合dsRNA的chi基因相对表达量没有显著差异,分别为0.77、0.64和0.81,但显著高于dschi单独处理而低于对照处理。检测试虫的死亡率也得到类似结果,即3种混合处理之间没有显著差异,4d累积死亡率分别为,6.65%、6.61%和7.43%,但显著低于dschi处理(22.78%)高于dsGFP处理(5.07%)。此外,试验还发现调整dssid+dschc+dschi的混合比例对干扰效果没有显著影响。显然干扰sid和chc均会显著影响灰飞虱体内的RNAi,且两者表现的抑制效应相当。由此表明sid和chc均是灰飞虱体内RNAi的重要功能基因。   3、沉默褐飞虱sid-1-like和褐飞虱网格蛋白重链基因对褐飞虱RNAi的影响   本研究以褐飞虱几丁质合成酶(Nlchi)为报告基因,通过两次RNAi手段,测定了干扰褐飞虱chc和sid基因是否影响dschi对Nlchi基因的干扰作用。结果表明,单独喂食dssid(8.05%),和单独喂食dschc(15.30%)的死亡率,均显著高于单独喂食dsEGFP的死亡率(2.84%),而两处理对Nlchi基因的表达水平(1.09和1.26)没有显著影响,与喂食dsEGFP的(1.21)没有显著差异。表明单独干扰褐飞虱sid-1-like和褐飞虱网格蛋白重链不会影响Nlchi基因的表达,但对试虫的有一定的致死效应。单独喂食dschi可以显著抑制Nlchi基因的表达,其表达水平(0.33)仅有对照的33%,同时导致试虫死亡率显著升高(28.29%),是dsEGFP处理的14倍。将dschi与dssid或/和dschc混合喂食处理时,dschi对Nlchi基因表达的抑制作用以及对试虫的致死效应,均大幅下降。喂食dssid+dschi、dschc+dschi及dssid+dschc+dschi混合dsRNA4d累积死亡率分别为,16.07%、19.63%和19.65%,处理间无显著差异,但显著低于dschi处理(28.29%)高于dsEGFP处理(2.84%)。检测三处理的Nlchi基因相对表达量没有显著差异,分别为1.06、0.77和1.14,但显著高于dschi单独处理(0.33)而低于对照处理。证实干扰Nlsid和Nlchc均会显著影响褐飞虱体内的RNAi,且干扰Nlsid表现的抑制效应略好于干扰Nlchc。进一步表明sid和chc均为与褐飞虱体内RNAi相关的重要功能基因。   综上所述,本研究验证并克隆了灰飞虱的sid-1-like基因和网格蛋白重链基因,证实干扰这两种基因可以显著降低灰飞虱和褐飞虱体内的RNAi效应,由此揭示昆虫sid和chc基因均是昆虫体内RNAi的重要功能基因。该研究为进一步阐明昆虫的RNAi机制,以及更好地利用RNAi技术进行昆虫学研究,奠定了基础。
其他文献
目的:研究和分析集束化镇痛镇静护理在支气管纤维镜检查患者中的应用.方法:选选取我院科室在2016年1月-2017年1月在我院接受治疗的360名纤维支气管镜检查的患者,在对患者进行
目的:探讨神经外科长期卧床昏迷病人压疮的有效预防与护理措施.方法:将2015年10月-2017年6月在我院神经外科收治的32例长期卧床昏迷病人纳入课题研究,进行综合护理干预,比较
目的:分析EB病毒(EBV)感染儿童免疫功能状况及其与临床和预后的关系.方法:将2016年3月—2018年3月期间本院收治的50例EB病毒(EBV)感染儿童患儿作为实验组,同期选取50名健康体
目的:分析普外科手术伤口感染的原因及治疗对策.方法:以我院普外科2017年3月—2018年3月接受手术治疗的676名患者作为本次实验对象,通过统计学分析,分析析普外科手术伤口感染
目的:探讨对消化性溃疡患者应用中医治疗的效果.方法:选择2017年5月—2018年2月在我院治疗的消化性溃疡患者58例为研究对象,将患者按照随机方法分为观察组和对照组各29例,对
以圆果种RR-5(CorchoruscapsularisL.)作母本,长果种(BL/77-19)F-1(C.olitoriusL.)作父本的种间杂种F_4的6种类型为材料,作了产量、纤维品质和抗病性测定。结果表明,不同类型的表现不同。其中3种类型的麻皮产量、株高显著超过双亲;2种类型具有高
《仪礼·士昏礼》所记载的婚礼仪节基本上反映了中国古代先秦及秦汉时期士人阶层婚礼的全貌.然而在时代更迭和历史变迁中,婚礼仪式和内容发生了诸多流变,本文通过对先秦时期
目的:观察奈达铂(NDP)与顺铂(DDP)胸腔灌注治疗非小细胞肺癌性胸腔积液的有效率及不良反应.方法:对我科58例确诊为非小细胞肺癌并胸腔积液患者,行胸腔穿刺置管引流,待排尽积
目的:探讨超敏C-反应蛋白(hs-CRP)及基质金属蛋白酶-9(MMP-9)浓度对PCI治疗中无复流的影响.方法:选取58例于我院进行PCI治疗的急性ST段抬高心肌梗死患者,根据PCI治疗中是否发
目的:探讨白内障超声乳化联合人工晶状体植入术的护理对策.方法:选择收治的520例白内障病人给予探讨,平均分组,参考组选择一般护理干预,实验组选择围手术期护理,对比两组的治