蘋果蠹蛾抗藥性相關(guān)基因家族和關(guān)鍵基因抗藥性GWAS分析.pdf

1、蘋果蠹蛾在世界范圍內(nèi)廣泛分布，是一種毀滅性的檢疫害蟲，以幼蟲蛀果為害，對(duì)全球仁果產(chǎn)業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于長期依賴化學(xué)殺蟲劑進(jìn)行防治，致使蘋果蠹蛾在許多國家和地區(qū)抗藥性問題日趨嚴(yán)重，同時(shí)導(dǎo)致防治成本和質(zhì)量安全隱患不斷增加。系統(tǒng)深入地研究蘋果蠹蛾抗藥性機(jī)理，挖掘新靶標(biāo)是開辟蘋果蠹蛾防治新方法的有效途徑，迅速成為研究熱點(diǎn)，同時(shí)，蘋果蠹蛾基因組測(cè)序的完成大幅降低了研究難度。本文在蘋果蠹蛾基因組數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，利用生物信息學(xué)和分子生物學(xué)技術(shù)手段，

2、深度挖掘蘋果蠹蛾基因組中與抗藥性相關(guān)的基因，并結(jié)合重測(cè)序數(shù)據(jù)挖掘抗藥性相關(guān)的突變位點(diǎn)，獲得11個(gè)與抗性相關(guān)的基因家族，進(jìn)行了抗藥性全基因組關(guān)聯(lián)分析分析，為全面解析蘋果蠹蛾抗藥性機(jī)制提供了分子基礎(chǔ)，并為新靶標(biāo)基因的挖掘，新藥劑研制和抗藥性綜合治理提供科學(xué)數(shù)據(jù)和理論依據(jù)。主要研究結(jié)果有以下三個(gè)方面:
　　1.基于蘋果蠹蛾基因組數(shù)據(jù)，從基因組水平高通量挖掘、分析抗藥性相關(guān)的基因家族，獲得了殺蟲劑作用靶標(biāo)基因和解毒代謝相關(guān)基因家族11個(gè)。

3、其中，與解毒代謝相關(guān)的基因家族4個(gè)，包括:127個(gè)細(xì)胞色素P450基因、21個(gè)谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶基因、74個(gè)羧酸酯酶基因、66個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白;殺蟲劑作用靶標(biāo)基因家族7個(gè)，包括:4個(gè)谷氨酸門控的氯離子通道、4個(gè)GABA門控的氯離子通道、1個(gè)鈣離子通道、1個(gè)電壓門控鈉離子通道、12個(gè)乙酰膽堿受體、2個(gè)乙酰膽堿酯酶基因和11個(gè)水通道蛋白編碼基因。此外，與其他物種的基因組比較分析發(fā)現(xiàn)，蘋果蠹蛾的P450基因、ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白、水通道蛋白均有顯著

4、擴(kuò)增的現(xiàn)象。
　　2.靶標(biāo)抗性是昆蟲抗藥性的一個(gè)重要機(jī)制，從蘋果蠹蛾的基因組數(shù)據(jù)中獲得12條煙堿型乙酰膽堿受體基因序列，為進(jìn)一步研究蘋果蠹蛾對(duì)新煙堿類殺蟲劑的靶標(biāo)抗性機(jī)制奠定基礎(chǔ)。利用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)克隆獲得了8條蘋果蠹蛾nAChR亞基基因的全長序列，對(duì)上述8個(gè)基因序列結(jié)構(gòu)的生物信息學(xué)分析表明:它們的分子量均在36-60kD之間，PI值在4.7-8.0之間，均含有α螺旋、β折疊、延伸鏈和無規(guī)則卷曲，所含的內(nèi)含子與外顯子數(shù)目不盡相

5、同，其基因序列比較保守。
　　3.細(xì)胞色素P450的解毒功能也是昆蟲抗藥性的一種重要機(jī)制。通過對(duì)蘋果蠹蛾基因組中127個(gè)P450基因進(jìn)行5'RACE克隆，成功得到100個(gè)P450基因的5'UTR區(qū)域，將其定位到基因組中并利用蘋果蠹蛾的重測(cè)序數(shù)據(jù)，進(jìn)行GWAS分析。在100個(gè)P450基因的啟動(dòng)子區(qū)域共檢測(cè)到與甲基谷硫磷抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)5個(gè)，與溴氰菊酯抗性相關(guān)的SNP位點(diǎn)49個(gè)，這些P450基因大部分是Clan3和Clan4亞家族