水稻是主要的粮食作物之一,而褐飞虱(Nilaparvata lugens St(a)l.)却是水稻的头号害虫,取食引起的物理伤害及形成的唾液鞘会影响水稻韧皮部的传导功能,进而扰乱根系的生理活动,并加速叶片衰老。其发生与危害严重影响稻谷的产量。褐飞虱的迁飞习性增加了监测与控制褐飞虱发生的难度,使得褐飞虱给水稻生产造成巨大损失的现象时有发生。虽然目前科学家已成功培育出各种抗性水稻新品种,但褐飞虱能很快适应水稻新品种,往往导致抗性水稻品种的推广和应用受到制约。昆虫的CYP4家族的P450常被报道代谢内源性物质如激素和脂肪酸等,而CYP6家族的P450受植物次生物质和杀虫剂的诱导,并参与相应底物的代谢。为深入研究褐飞虱细胞色素P450的功能,我们开展了有关褐飞虱细胞色素P450的克隆及表达的研究工作,现总结如下:　　 采用简并RT-PCR技术与RACE技术相结合,克隆了褐飞虱细胞色素P450基因CYP4C61和CYP6CW1 cDNA全长。CYP4C61基因的cDNA全长为2581 bp,含有一个编码503个氨基酸残基的开放阅读框(open reading frame,ORF)。在cDNA全长序列的3端有31个脱氧腺苷酸组成的polyA尾巴,在polyA的上游有1个加尾信号序列AATAAA;该cDNA的5端非翻译区(5untranslational region,5UTR)长度为184bp,3UTR长度为888 bp。该cDNA编码的蛋白质序列被命名为CYP4C61,该cDNA全长序列已被登录到EMBL数据库(GenBank accession number:FM163384);CYP6CW1基因全长为2063bp,含有一个编码539个氨基酸残基的开放阅读框ORF。在cDNA全长序列的3端有30个脱氧腺苷酸组成的polyA尾巴,在polyA的上游有1个加尾信号序列AATAAA;该cDNA的5端非翻译区5UTR长度为199 bp,3UTR长度为109 bp。该cDNA编码的蛋白质序列被命名为CYP6CW1,该cDNA已被登录到EMBL数据库(FN421126)。对CYP4C61和CYP6CW1的氨基酸序列比对发现,它们都含有昆虫P450基因的保守特征序列,如螺旋K(E-R-P),氧结合结构域即螺旋I(AG-T),血红素结合区(PF-G-C-G-F)等。CYP4C61和CYP6CW1氨基酸残基内部都具有潜在的磷酸化位点,这些位点的磷酸化可能对该酶行使正常功能所必需;另外CYP4C61和CYP6CW1的N端都存在跨膜螺旋,长度分别为25 aa和21 aa。这些特点与P450的降解和代谢功能是密切相关的。　　 通过GenBank中同源性查找表明,CYP4C61与褐飞虱的另一个P450 CYP4C62的同源性最高,达55％;其次与蜚蠊Blaberus discoidalis的CYP4C1(登录号P29981)的同源性较高,达54％。CYP4C61,CYP4C62,CYP4C1,CYP4C3和CYP4C39在进化树中形成一个独立的簇。CYP6CW1与CYP6BK17的同源性最高,达36％;其次与CYP6CE2的同源性达35％。CYP6CW1,CYP6AX1,CYP6AY1和CYP6BK17在进化树中形成一个独立的进化枝。　　 通过体外转录获得CYP4C61和CYP6CW1的正反义链RNA探针,对褐飞虱肠道组织进行整体原位杂交检测。结果显示CYP4C61在整个中肠组织不表达。而CYP6CW1在取食感虫水稻台中1号(TN1)的褐飞虱肠道组织有本底水平的表达,而在取食中度抗虫水稻的褐飞虱肠道组织中有高水平表达,推测其产物可能参与代谢抗性水稻的有毒次生物质。　　 以B-actin为参照基因,采用半定量PCR技术检测了褐飞虱CYP6CW1、CYP4C61在褐飞虱体壁、脂肪体、中肠组织中的相对表达量。结果表明,CYP6CW1主要在中肠组织中表达,而CYP4C61则主要在脂肪体中表达,由此进一步推断CYP6CW1可能参与了水稻次生物质的代谢,而CYP4C61可能参与内源性物质的代谢。本研究为深入了解P450基因在褐飞虱的生长发育及适应环境过程中的重要作用提供了一定的参考数据。