基于轉錄組測序的二化螟腺體-產卵器中性信息素合成與化感基因的鑒定與組織表達譜分析.pdf

1、昆蟲對環(huán)境的驚人適應性，一個重要原因是具有發(fā)達的感覺外部環(huán)境的能力，特別是化感能力。昆蟲依靠化學感受完成求偶、覓食及防御等很多重要的生理和行為過程。在蛾類昆蟲中，雌雄間的性信息素通訊具有極高的靈敏性和種特異性，通常是由雌蟲在特定的腺體內合成種特異性（特定組分及比例）的性信息素并釋放到體外，同種雄蟲個體則對性信息素進行感受并趨近雌蟲，最后完成雌雄間的交配。二化螟（Chilosuppressalis）屬于鱗翅目螟蛾科昆蟲，是世界范圍重要的水

2、稻害蟲，對其性信息素通訊的分子機制進行研究，可以指導田間利用性信息素對二化螟的防治，并為開發(fā)高效的行為調控技術提供新靶標。迄今，有關二化螟性信息素合成以及產卵行為相關的化感機制的研究甚少，本文對二化螟腺體-產卵器的轉錄組進行了測序并基于該轉錄組數(shù)據(jù)，將生物信息學與分子生物學技術相結合，鑒定了32個性信息素合成相關基因和30個化學感受相關基因，其中56個基因在二化螟中是首次發(fā)現(xiàn)。在此基礎上，通過RT-PCR及qPCR的方法，測定了這些基因

3、在mRNA水平上的組織表達動態(tài)。另外，為了探究二化螟產卵器及足的化學感受功能，利用掃描電鏡對兩個組織表面的感受器進行了觀察。主要結果如下:
　　1.二化螟腺體-產卵器轉錄組測序及生物信息學分析
　　通過Illumina HiSeqTM2000高通量測序平臺測序和Trinity拼接，最終在二化螟腺體-產卵器轉錄組中得到37，619個Unigene，其中18，037個Unigene可以進行同源比對。在這18，037個Unigen

4、e中，57.97％比對上黑脈金斑蝶(Danaus plexippus)，6.49％比對上家蠶(Bombyx mori)，4.09％比對上柑橘鳳蝶（Papilio xuthus），2.57％比對上赤擬谷盜（Tribolium castaneum）。利用BLAST2GO，在這37，619個Unigene中有8，506個Unigene可以進行GO分類，累計有31，874，18，952及9，636個基因分別被歸類為生物學過程(biologica

5、l process)，細胞組分(cellular component)和分子功能(molecularfunction)三個不同的亞類:進一步細分后，累計62.53％的Unigene歸類為細胞代謝過程(cellular process)，52.92％可歸類為生物體代謝過程(metabolic process)，51.98％可歸類為結合蛋白(binding)，分別有50.48％可歸類為細胞(cell)和細胞組成(cellpart)。測序結果

6、為二化螟相關代謝途徑及基因功能的研究提供了重要基礎。
　　2.二化螟性信息素合成基因的鑒定、序列分析及表達譜測定
　　二化螟的3種主要性信息素組分為Z11-16:Ald、Z13-18:Ald和Z9-16:Ald，關于其生物合成的分子機制研究尚屬空白?；谙袤w-產卵器的轉錄組數(shù)據(jù)分析，共鑒定了32個性信息素合成相關基因，包括1個脂肪酸合成酶（FAS）基因、6個去飽和酶(Dess)基因、10個脂肪酸還原酶（FARs）基因、2個乙

7、酰輔酶A氧化酶(ACOs)基因、1個乙酰輔酶A羧酸酯酶(ACC)基因、4個脂肪酸轉運蛋白(FATPs)基因、3個乙酰輔酶A結合蛋白(ACBPs)基因和5個超長碳鏈延伸酶(ELOs)基因。組織表達譜分析顯示，32個基因中，只有2個去飽和酶（CsupDes4和CsupDes5）基因和1個脂肪酸還原酶（CsupFAR2）基因具有性信息素腺體高表達的特點，并且與已報道的性信息素合成相關基因聚在一起，暗示這3個基因參與二化螟性信息素的合成過程。<

8、br>　　3.二化螟化學感受基因的鑒定、序列分析及表達譜測定
　　產卵器的化感作用在昆蟲對產卵寄主及部位的選擇中起重要作用，但其分子機制仍未得到闡釋?；诙葡x腺體-產卵器的轉錄組數(shù)據(jù)，共鑒定到30個可能的化學感受相關基因，包括8個氣味結合蛋白(OBPs)基因、10個化學感受蛋白（CSPs）基因、2個氣味受體(ORs)基因、1個感受神經元膜蛋白（SNMP）基因、8個羧酸酯酶（CXEs）基因和1個醛氧化酶(AOX)基因。組織表達

9、譜分析結果表明，所有化感相關基因均不具產卵器特異性，且除CsupCSP2和CsupCSP10為產卵器高表達外，其它化感基因均為觸角高表達，說明相同的化感基因在產卵器和觸角中均有表達，但在兩類組織中參與不同的生理學過程。另外，在二化螟的腺體-產卵器內沒有檢測到信息素結合蛋白(PBP)基因的表達。
　　4.二化螟產卵器及足上感受器的掃描電鏡觀察
　　通過掃描電鏡觀察，發(fā)現(xiàn)二化螟的產卵器由腹部末端幾節(jié)特化而成，相互嵌套。產卵器的頂

10、端較平坦，分布有許多長刺形感器;產卵孔附近有1根粗且長的疑似毛形感器。在雌雄蟲足的脛節(jié)表面發(fā)現(xiàn)有刺形感器和鱗形感器。刺形感器又分為2種，一種是較長的A型刺形感器，是雌蟲前足上主要的感器類型，在雄蟲足上也有大量分布;另一種是較短的B型刺形感器，主要分布在雄蟲后足上。另外，在雌蟲中、后足上還各發(fā)現(xiàn)了一根鱗形感器。從感器的數(shù)量來看，雄蟲后足上的感器要明顯多于雌蟲后足，而雌蟲前足上的感器要多于雄蟲前足。研究結果為產卵器和足在雌蛾產卵過程中的化感