桔小实蝇对阿维菌素的抗性研究

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桔小实蝇是世界性的危害水果较严重的害虫,目前已经产生了抗药性,发展形势较为严峻。当前,用于防治桔小实蝇的主要药剂为阿维菌素,但该害虫已经对该药剂产生了一定的抗药性。为了探明桔小实蝇对阿维菌素产生抗药性的原因,笔者借助RT-PCR和RACE技术克隆了桔小实蝇对阿维菌素敏感品系GluCl基因的序列,分析基因序列;通过荧光定量PCR技术,定量分析桔小实蝇敏感品系GluCl基因的mRNA表达量;对桔小实蝇于阿维菌素敏感、抗性品系GluCl基因序列进行扩增,对比分析序列,找到了基因发生突变的位点;对桔小实蝇敏感品系GluCl的一段胞内区进行了原核表达和纯化研究,成功地进行了表达,并获得了纯化的蛋白质;构建了敏感品系GluCl基因的酵母双杂交文库。结果如下:
  (1)首次对桔小实蝇的阿维菌素敏感品系 GluCl 基因序列全长进行了成功的克隆,该基因的核苷酸序列编码区全长为1377bp,有459个氨基酸参与编码,与其他昆虫GluCl氨基酸序列存在70%到80%的相似性。GluCl受体氨基酸序列信号肽剪切位点位于第 19 位和第 20 位之间,信号肽序列存在二十个氨基酸,具体序列为:MGSGHYIWAIFFFASLCSAS。对GluCl受体进行氨基酸二级结构预测,发现其有129个alpha helix,139个Extended Strand,42个Beta turn,148个Random Coil。在对GluCl受体的跨膜结构进行预测时,发现其存在4个跨膜结构域,与GluCl受体的典型特征相符合,具体包括了TM1/TM2/TM3/TM4,存在半胱氨酸胞外区、跨膜区、C-端胞外区等。第一个跨膜结构在5~22位,包含的氨基酸为:HYIWAIFFFASLCSASLA;第二个跨膜结构在244~266位,包含的氨基酸为:FSYYLIQIYIPCCMLVIVSWVSF;第三个跨膜结构在309~331位,包含的氨基酸为:VWTGVCLTFVFGALLEFALVNYA;第四个跨膜结构在427~449位,包含的氨基酸为:VISRITFPLVFALFNLVYWSTYL。GluCl受体编码蛋白的氨基酸一共有20种,其中占比最多的是leu、Ser和Ile,leu最多,为52个,占氨基酸组成的11.4%;接下来为Ser,为33个,占氨基酸组成的7.2%;Ile为29个,占氨基酸组成的6.3%。对氨基酸序列进行亲水性分析,结果表明序列的N端和C端分别形成了两个亲水性区域,该区域正是对蛋白质修饰和功能化的位点所在,疏水基团多分布在其中部,也即其功能位点所在的区域。对GluCl受体蛋白的分子量和等电点进行预测,其分子量为52452.95D,等电点为8.99。
  (2)采用荧光定量PCR技术研究了桔小实蝇GluCl基因在各个发育时期和成虫的各个部位中mRNA的表达差异,结果表明:GluCl基因在成虫期的mRNA表达量比其他发育期高,差异显著;成虫足部、头部和胸部的表达量高于腹部和翅部,差异显著。
  (3)抗性种群相对于敏感种群,氨基酸序列中发生突变的位点有13个。第240位点位于第1与第2跨膜区之间的胞内区上,第262位点位于第2跨膜区上,第325位点位于第3跨膜区上,第334~337、338、339、340、341、342、343、403和420~423位点位于第3与第4跨膜区之间的胞内区上,第432位点位于第4跨膜区上。
  (4)对GluCl基因第3和第4跨膜区之间的胞内区进行原核表达研究,成功地进行了表达并纯化得到了蛋白,用该蛋白制备了多克隆抗体。用多抗对敏感品系桔小实蝇成虫全虫的粗提蛋白进行了Western Blot检测,检测到了GluCl受体蛋白条带,表明敏感品系桔小实蝇体内存在GluCl受体蛋白。
  (5)采用pcDNA3.1质粒构建了桔小实蝇敏感品系GluCl基因的真核表达载体,在293细胞中成功地进行了真核表达。
  (6)构建了桔小实蝇敏感品系 GluCl 基因的酵母双杂交文库,文库质量合格,库容量为4.8×105。
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