中華按蚊氣味受體基因的全基因組鑒定及組織表達(dá)分析.pdf

1、嗅覺系統(tǒng)在蚊蟲的覓食、擇偶、選擇產(chǎn)卵場(chǎng)所、躲避天敵等過程中至關(guān)重要。參與嗅覺信號(hào)傳導(dǎo)過程的主要因子包括氣味結(jié)合蛋白(OBPs)、氣味受體(ORs)、親離子受體(IRs)、氣味降解酶(ODEs)等。其中，氣味受體是嗅覺信號(hào)傳導(dǎo)過程的核心。因此，解析蚊蟲ORs的功能，將為開發(fā)新的蚊蟲防控措施提供理論依據(jù)。截止目前，岡比亞按蚊、埃及伊蚊、致卷庫蚊和白紋伊蚊等蚊蟲的ORs基因已經(jīng)完成全基因組鑒定，但中華按蚊的ORs基因尚未報(bào)道。
　　本研

2、究基于中華按蚊的基因組數(shù)據(jù)，在全基因組水平上鑒定ORs基因，并進(jìn)行生物信息學(xué)分析；通過RT-PCR技術(shù)分析氣味受體基因在雌、雄蚊不同組織中的表達(dá)情況，篩選性別和組織特異表達(dá)的ORs基因。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下：
　　①中華按蚊ORs基因的全基因組鑒定
　　以岡比亞按蚊、埃及伊蚊和黑腹果蠅的氣味受體基因?yàn)樵儐栃蛄校ㄟ^BLAST比對(duì)和HMM模型對(duì)中華按蚊基因組進(jìn)行同源性搜索和比較分析，最終獲得58個(gè)候選ORs基因，所有基因均有

3、完整的開放閱讀框，沒有假基因。根據(jù)與岡比亞按蚊ORs基因的同源性，將中華按蚊 ORs基因命名為AsOR1-AsOR77。
　?、谥腥A按蚊ORs直系同源基因的鑒定
　　將中華按蚊AsORs基因作為詢問序列，搜索岡比亞按蚊、埃及伊蚊和致卷庫蚊基因組數(shù)據(jù)庫，鑒定出AsORs基因在這三種蚊蟲中的1:1直系同源基因個(gè)數(shù)分別為42、18和13個(gè)。在中華按蚊、岡比亞按蚊和致卷庫蚊中1:1:1直系同源基因關(guān)系的有6個(gè)，在中華按蚊、岡比亞和埃

4、及伊蚊中1:1:1直系同源基因有9個(gè)，在中華按蚊、岡比亞按蚊、埃及伊蚊和致卷庫蚊有1:1:1:1直系同源基因的有8個(gè)。
　?、壑腥A按蚊ORs的特征分析、基因結(jié)構(gòu)及Scaffold分布
　　對(duì)AsORs基因的蛋白質(zhì)編碼序列分析發(fā)現(xiàn)， AsORs的分子量大小在40-54KDa之間，等電點(diǎn)為5.36-9.50，均無信號(hào)肽，均為疏水性蛋白，亞細(xì)胞定位于細(xì)胞質(zhì)膜上，大多數(shù)基因都是7次跨膜，大部分AsORs的C端都存在SYS和WY保守基

5、序。所有的AsORs基因都有1-7個(gè)不等的外顯子，外顯子數(shù)目在3-6個(gè)的AsORs基因的占總基因的70％。AsORs基因的內(nèi)含子最小為23bp，最大為3790bp，內(nèi)含子大小在1-100bp占總數(shù)的78%。AsORs基因分布在18個(gè)scaffold上，其中分布在scaffold14的AsORs基因有13個(gè)，有scaffold9上只分布有1個(gè)AsORs基因，且大部分AsORs基因在染色體上成簇分布。
　?、苤腥A按蚊ORs的系統(tǒng)發(fā)生分

6、析和選擇壓力分析
　　通過構(gòu)建中華按蚊、岡比亞按蚊、埃及伊蚊和致卷庫蚊ORs基因的系統(tǒng)發(fā)育樹發(fā)現(xiàn)，埃及伊蚊和致卷庫蚊的40個(gè)ORs基因單獨(dú)形成一支，中華按蚊和岡比亞按蚊的23個(gè)基因也單獨(dú)形成一支，其他基因分散在整個(gè)進(jìn)化樹中。進(jìn)化樹上顯示節(jié)點(diǎn)值大于70%，不同支分上的基因數(shù)目差異較大，聚集ORs基因最多的有45個(gè)，最少的有7個(gè)。用PAML對(duì)中華按蚊和岡比亞按蚊成對(duì)直系同源ORs基因進(jìn)行Ka/Ks計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)，所有AsORs基因的Ka

7、/Ks<1，呈現(xiàn)出純化選擇。
　　⑤中華按蚊ORs在不同組織中的表達(dá)
　　用RT-PCR方法研究了AsORs基因在雌、雄成蚊的觸角、下顎須、喙、足和四齡幼蟲中的表達(dá)情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在雌、雄蚊中表達(dá)的AsORs基因分別為47和37個(gè)，在幼蟲中有16個(gè)基因。與雄蚊相比，有10個(gè)AsORs在雌蚊中特異性表達(dá)，而只有AsOR9在雄蚊中特異表達(dá)。在雌蚊中，觸角有44個(gè)基因表達(dá)，下顎須中有11個(gè)表達(dá)，喙中有13個(gè)基因表達(dá)，足中有3個(gè)基因表