家蚕头部是一个神经中枢和感受的器官,其头部含有触角和感觉毛,感受外界的信号,并将外界信号传送到大脑进行反应.保幼激素主要是由咽侧体合成和分泌的,而保幼激素结合蛋白是保幼激素转运和发挥功能的载体,在昆虫体内具有极其重要的功能.文中通过SilkDB和NCBI数据库筛选并鉴定到一个新的具有保幼激素结合蛋白家族保守结构的蛋白BmTOL,其编码基因编号为BGIBMGA003404 (GenBank登录号:KY681053).利用原核表达系统成功表达了该蛋白,通过Ni-NTA亲和层析的方法获得了BmTOL的重组蛋白并制备了多克隆抗体.组织表达分析发现无论是转录水平还是蛋白水平BmTOL在头部都是高量表达,且Bmtol基因在起蚕时表达量较高,在5龄和蛹期表达量较低,而在化蛾后表达量又开始上调.免疫组化结果显示BmTOL蛋白定位在头部的皮层、触角和脑中,推测其可能与头部信息传递有关,为家蚕的生长发育和行为调控提供重要的信息来源.

保幼激素结合蛋白(JHBP)是存在于血淋巴和细胞内的一类载体蛋白,与保幼激素结合运送到靶标组织.本文研究舞毒蛾JHBP基因特性及其对高浓度CO2胁迫的响应,为明确全球气候变化下舞毒蛾适应性机制提供理论依据.通过舞毒蛾转录组文库分析结合RT-PCR克隆鉴定出7个JHBP基因,并进行基因特性和发育阶段特异性分析,同时利用密闭式CO2人工气候箱在不同CO2浓度(397μL/L、550μL/L和750μL/L)下将舞毒蛾卵饲养至3龄幼虫,利用qRT-PCR技术测定3龄幼虫JHBP基因表达量变化.结果表明,舞毒蛾JHBP家族7个基因全长开放阅读框大小为714～756 bp,编码237～251个氨基酸,分子质量为28.22～28.54 kDa,理论等电点为5.33～8.47.7个基因在不同发育阶段的表达存在差异,幼虫期LdJHBP1、2、5、6基因表达量较高,而LdJHBP3、4和7在蛹期和成虫期高表达.进化树分析表明舞毒蛾LdJHBP1、LdJHBP2、LdJHBP6分别与棉铃虫Helicoverpa armigera、 家蚕Bombyx mori、 冬尺蛾Operophtera brumata的JHBP亲缘关系较近.高浓度CO2下舞毒蛾3龄幼虫的LdJHBP表达量下降.JHBP基因表达可能影响JH结合与运输从而调节生长发育.

[目的]克隆沙葱萤叶甲Galeruca daurica保幼激素结合蛋白基因(Juvenile hormone binding protein,JHBP) cDNA全长序列,分析其分子特征和表达特性,为进一步明确其在沙葱萤叶甲生长发育及滞育中的作用奠定基础.[方法]基于本实验室组装的沙葱萤叶甲转录组数据库,采用RACE技术,克隆沙葱萤叶甲GdJHBP基因cDNA全长序列;运用ORF Finder、SignaIP、DNAMAN和TMHMM等软件分析其分子特征;利用MEGA6.0软件中的邻接法(Neighbor-joining,NJ)构建系统发育树;应用荧光实时定量PCR(RT-qPCR)技术分析GdJHBP在沙葱萤叶甲不同发育时期、成虫不同组织及高温胁迫下的表达模式.[结果]克隆获得了沙葱萤叶甲保幼激素结合蛋白基因GdJHBP cDNA全长序列(GenBank登录号:MG460309),cDNA全长为826 bp,开放阅读框(ORE)为714 bp,编码237个氨基酸;蛋白质预测分子量为26.58 ku,等电点为4.37;包含1条信号肽,无跨膜区,且在第27-189位氨基酸之间存在一个保幼激素结合蛋白家族JHBP保守结构域.序列比对分析表明,不同昆虫JHBP间氨基酸序列一致性较低,沙葱萤叶甲GdJHBP与棕榈象Rhynchophorus ferrugineus RfJHBP和马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata JHBP 3p2的氨基酸序列一致性最高也仅为30％.系统发育分析表明,GdJHBP与棕榈象血淋巴JHBP亲缘关系最近.RT-qPCR结果显示,GdJHBP在沙葱萤叶甲不同发育阶段均有表达,在幼虫期表达量最高,在卵和蛹期微量表达;在成虫滞育期间低表达,在滞育前与滞育结束后则有较高表达;在成虫发育过程中,头部的表达量显著低于腹部和胸部;高温(30-40℃)可诱导GdJHBP上调表达,在35℃时表达量达到最高值.[结论]沙葱萤叶甲GdJHBP属于血淋巴JHBP,在沙葱萤叶甲生长发育和成虫夏滞育中可能发挥着重要作用.

[目的]昆虫烯虫醋耐性(methoprene-tolerant,Met)蛋白属于bHLH/PAS转录因子家族成员,其与该家族其他成员形成的复合物可介导保幼激素(JH)的信号传导.本研究旨在克隆并表达小菜蛾Plutella xylostella JH受体Met蛋白基因PxMet-1和PxMet-2,纯化其蛋白,分析PxMet-1与PxMet-2与JH的结合模式,为进一步探明PxMet蛋白的功能提供依据.[方法]基于NCBI数据库,克隆验证了小菜蛾PxMet-1和PxMet-2基因的cDNA序列;把这两个基因分别与pGEX-KG载体连接构建表达载体pGEX-KG-PxMet-1 和pGEX-KG-PxMet-2,导入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta(DE3)使其表达;分别使用HisTrapTM HP与GSTTrapTM HP的5 mL柱对PxMet-1和PxMet-2融合蛋白进行纯化;利用分子对接预测软件分析PxMet-1和PxMet-2蛋白与JH的结合模式.[结果]克隆获得的小菜蛾PxMet-1(GenBank登录号:MK697672)和PxMet-2(GenBank登录号:MT996234)序列与已报道的序列基本一致,仅PxMet-2基因序列存在1个非同义突变,突变位点为第41位氨基酸,由甘氨酸(Gly)突变为丙氨酸(Ala).PxMet-1与PxMet-2蛋白三维结构相似,均包含典型的螺旋-环-螺旋结构.体外原核表达获得具有His和GST双标签的可溶性PxMet融合蛋白,PxMet-1融合蛋白的最优表达条件为0.3 mmol/L的IPTG在16℃下诱导16 h,PxMet-2融合蛋白的为0.1 mmol/L的IPTG 在16℃下诱导16 h.PxMet-1 和PxMet-2分别经150 mmol/L咪唑和20 mmol/L还原型谷胱甘肽洗脱获得高纯度的融合蛋白.SDS-PAGE和Western blot验证PxMet-1和PxMet-2融合蛋白,分别在89.2和106 kD位置获得条带,与推测大小一致.分子对接分析结果显示,PxMet-1和PxMet-2与JH存在相互作用位点,都是在PAS-B保守结构域,和赤拟谷盗Tribolium castaneum Met的JH结合位点相同.[结论]利用pGEX-KG原核表达系统能有效地在体外表达可溶性的PxMet-1和PxMet-2蛋白,PxMet-1和PxMet-2蛋白很可能是小菜蛾JH的分子受体.本研究为进一步解析PxMet蛋白的功能,深入阐明JH调控小菜蛾发育与生殖的分子机理奠定了基础.

[目的]为探究保幼激素(juvenile hormone,JH)生物合成关键基因3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶基因(HMGR)在白背飞虱Sogatella furcifera生殖中的作用.[方法]基于已公布的白背飞虱基因组和转录组数据,结合RT-PCR技术获得SfHMGR全长cDNA序列;采用RT-qPCR技术分析SfHMGR在白背飞虱不同发育阶段(1-5龄若虫和雌成虫)和雌成虫不同组织(头、肠道、脂肪体、卵巢和体壁)中的表达谱;通过RNAi技术靶向沉默SfHMGR后观察白背飞虱雌成虫卵巢的发育情况,统计单雌产卵量,用RT-qPCR测定JH生物合成下游基因SfJHAMT和SfFAMeT、JH信号传导相关基因SfMet和SfKr-h1以及卵巢发育关键基因SfVg和SfVgR的转录水平.[结果]克隆获得了白背飞虱SfHMGR(GenBank登录号:MW883397)的全长cDNA序列,开放阅读框长2724 bp,编码907个氨基酸,其编码蛋白预测的分子量为98.96 kD,理论等电点为6.15.序列分析表明,SfHMGR合有典型的HMG-CoA还原酶的保守结构域、C端3个HMG-CoA结合位点、N端7个典型的跨膜结构域.系统进化分析发现,SfHMGR与灰飞虱Laodelphax striatella和褐飞虱Nilaparvata lugens的HMGR亲缘关系最近,氨基酸序列一致性分别达92.40％和89.25％.发育阶段表达谱结果表明,SfHMGR在各阶段发育中期以及初羽化雌虫中高表达;组织表达谱结果显示,SfHMGR在雌成虫各组织中均有表达,在肠道中具有最高的转录水平.通过显微注射dsRNA抑制SfHMGR表达后,显著抑制了雌虫的单雌产卵量和卵巢的发育,并且SfJHAMT,SfFAMeT,SfKr-h1,SfVg和SfVgR的转录水平也被显著抑制.[结论]SfHMGR通过影响JH生物合成过程及其JH的信号传导来调控SfVg的转录水平,进而影响白背飞虱雌虫的卵巢发育和产卵量.

[目的]通过克隆苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因cDNA序列,分析其序列特征和表达谱,旨在更好地了解OBP基因在苹果蠹蛾生命活动过程中的作用,为该害虫的绿色防控提供理论支撑.[方法]采用RT-PCR法扩增苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因cDNA序列,并使用生物信息学软件对其核苷酸和氨基酸序列进行分析;基于qPCR技术分析CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫不同组织(头、血淋巴、表皮、脂肪体、中肠、马氏管和唾液腺)以及雌雄成虫不同末端组织(头、触角、下唇须、喙、足和翅)中的表达情况,利用分子对接研究了CpomOBP20与3种保幼激素的结合能力.[结果]苹果蠹蛾气味结合蛋白CpomOBP20基因的开放阅读框长459 bp,共编码152个氨基酸,等电点为6.30,蛋白分子质量为16.264 ku,N末端具有20个氨基酸组成的信号肽序列,蛋白质序列中具有6个保守的半胱氨酸残基,属于Classical OBP.序列分析表明,CpomOBP20的氨基酸序列与小菜蛾OBP(XP_011557123.1)的一致性最高,在亲缘关系上更加接近.qPCR结果表明,CpomOBP20基因在苹果蠹蛾4龄幼虫以及雌雄成虫不同组织中均有表达,其中在4龄幼虫的血淋巴中表达量最高,在雌雄成虫表达量最高的分别是翅和足,其次是头部.分子对接结果表明,CpomOBP20与3种保幼激素均具有较好的结合能力,可能参与保幼激素的结合与转运.[结论]本研究明确了CpomOBP20的核苷酸和氨基酸序列的组成及编码蛋白的理化性质,并推测CpomOBP20的作用可能不仅局限于嗅觉识别,在非嗅觉器官中也可能起着重要的生理作用,为今后更深入地探究气味结合蛋白在苹果蠹蛾生命活动中的作用机理提供数据支撑.

吸血昆虫是可以传播病原微生物的一类节肢动物,包括蚊虫、白蛉、蠓、猎蝽、跳蚤等.由于其特殊的吸血习性,它们成为了疟疾、登革热、丝虫病、锥虫病等急性传染性疾病的媒介载体.虫媒疾病具有传播速度快、扩散面积广和危害重等特点,不仅严重危害人类健康,还容易造成巨大的经济损失.由于针对虫媒传染病的药物匮乏以及虫媒病原对化学药物抗性的不断增加,阻断吸血昆虫的生殖成为控制虫媒疾病传播的有效措施.保幼激素(juvenile hormone,JH)和20-羟基蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)在昆虫生殖过程中扮演着重要的角色.JH与胞内受体复合物Met/Tai结合后调控JH/Met靶基因表达,进而促进卵黄发生过程,为昆虫之后的吸血及产卵提供了必要条件;20E胞内受体为EcR/USP组成的异源二聚体,两者结合后激活下游基因表达,诱导卵黄原蛋白(vitellogenin,Vg)合成,为发育的卵巢提供营养.营养信号通路(胰岛素信号通路以及氨基酸介导的雷帕霉素靶蛋白信号通路)同样可以激活Vg合成,促进昆虫生殖;此外,营养信号通路与JH和20E之间可以相互作用共同调控吸血昆虫发育和繁殖.碳水化合物代谢以及脂代谢等能量代谢过程是昆虫生殖过程中主要能量来源,可以满足吸血昆虫生殖发育不同阶段极高的能量需求.研究表明,JH和20E信号通路在能量代谢过程中起着重要的调控作用;微小RNA在蚊虫这一类吸血昆虫中被证明与肠道微生物稳态、血液消化以及脂代谢等生理学过程密切相关,进一步影响了蚊虫卵巢发育.近年来,随着分子生物学及测序技术的革新,吸血昆虫生殖调控机制的研究不断取得新的进展.本文主要阐述了吸血昆虫生殖调控的分子机制研究进展,以期为通过调控吸血昆虫生殖的方法以阻断病原传播提供重要线索.

Chd64是含有钙结合蛋白同源(Calponin homology,CH)结构域的蛋白,在果蝇蜕皮激素与保幼激素信号通路中发挥重要作用.本研究以家蚕Bombyx mori为研究对象,利用PCR克隆了与果蝇Drosophila melanogaster DmChd64同源的BmChd64基因,与表达载体pET-28a连接后,成功获得体外原核表达的BmChd64蛋白,并对其进行了亚细胞定位分析.家蚕BmChd64基因开放阅读框(ORF)的序列为567 bp,编码188个氨基酸,预测分子量大小为20.9 kDa,理论等电点为8.41,编码的蛋白在第27～130个氨基酸处存在CH结构域.同源性比对与进化分析显示,BmChd64与赤拟谷盗Tribolium castaneum和果蝇的Chd亲缘关系较近.qRT-PCR结果显示,BmChd64在家蚕5龄游走期的不同组织中均有表达,且在翅原基中的表达趋势与家蚕体内蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)滴度变化规律一致.亚细胞定位结果显示,BmChd64在细胞核与细胞质中均有分布,细胞核内荧光信号较强,且在细胞核外围较弱,推测细胞质中BmChd64也可入核,最终定位在细胞核中.研究结果表明BmChd64可能主要通过20E信号通路调控翅原基等的变态发育,这为进一步完善20E调控昆虫变态发育的分子机制提供了实验基础.