褐飞虱保幼激素环氧化物水解酶基因jheh功能研究

【摘要】褐飞虱[Brownplanthopper,Nilaparvatalugens,(Stal)],半翅目飞虱科(Hemiptera:Delphacidae)是亚洲重要的水稻害虫,在我国长江流域、华南流域及西南广大稻区都有分布,对我国水稻生产造成巨大损失。褐飞虱为单食性害虫,仅能在水稻和野生稻上取食和繁殖。该虫具有翅二型现象,分为可长距离迁飞的长翅型和无飞行能力但繁殖力强的短翅型。褐飞虱的翅型分化受多重因素影响,但具体机理尚未明确。在众多影响因素中,激素调控机理得到了普遍认同：各种因素可能通过调节褐飞虱体内保幼激素滴度从而控制其翅型分化。目前对褐飞虱的防治方法主要集中在使用吡蚜酮、吡虫啉等常规杀虫剂控制,但田间褐飞虱种群已经对吡虫啉有了较高的抗性,并且使用化学农药存在诸多弊端。因此,迫切需要发展经济有效、环境友好的防治方法控制褐飞虱的危害。环氧化物水解酶juvenilehormoneepoxidehydrolase(JHEH)是降解保幼激素的重要降解酶,但合成这种酶的基因在褐飞虱中尚未研究。本文通过克隆得到保幼激素环氧化物水解酶基因全长,分析了该基因在长、短翅型种群褐飞虱中的表达差异,并利用RNAi研究其在褐飞虱体内的功能,揭示了该基因在翅型分化上的重要功能。1.褐飞虱jheh基因的克隆与分析采用RT-PCR、RACE等分子克隆方法得到褐飞虱jheh基因,其cDNA序列全长为2015bp,开放阅读框长1365bp。编码454个氨基酸,其中含有一个环氧化物水解酶的保守结构域,并存在组成JHEH催化三联体的氨基酸Asp、Glu和His以及组成阴氧离子洞的氨基酸Tyr,由组氨酸(H)、甘氨酸(G)、色氨酸(W)、脯氨酸(P)组成的花样结构。2.褐飞虱jheh基因在长、短翅种群中不同龄期的表达量差异研究发现jheh在褐飞虱长、短翅两种种群中均有表达,但不同龄期检测表明：在3龄和4龄两个时期,jheh在长翅褐飞虱种群中的表达量显著高于在短翅褐飞虱种群中的表达量。3.jhehRNAi后褐飞虱体内靶基因表达量下降在jheh基因开放阅读框内选取序列作为dsRNA合成序列,通过注射法将dsJHEH直接注射到长翅型种群褐飞虱血腔中,以dsGFP为对照处理。结果显示：对照组与实验组褐飞虱存活率无明显差异,通过qPCR检测RNAi后褐飞虱体内靶基因表达量,jheh基因表达量随时间推移逐渐降低,在第2天时,下调为对照组的40%,在第7天时,下调为对照组的8.01%。4.jhehRNAi后保幼激素酯酶基因的表达量变化jhehRNAi后第2天与第4天,保幼激素酯酶(jhe)基因表达量显著上升,在注射后第2天,注射dsJHEH的褐飞虱体内jhe表达量显著上升,为对照组表达量的2.5倍,在第4天时的表达量为对照组的2.91倍,而第7天时表达量与对照组基本相同,并无显著差异。5.jhehRNAi后褐飞虱翅型变化通过对长翅型褐飞虱种群的jheh基因进行RNAi处理,长翅型褐飞虱种群中短翅个体显著增多,其长翅型比例下降至46.6%。而对照处理dsGFP注射后褐飞虱翅型比例无变化,长翅比例为78.84%。综上所述：在3龄、4龄两个时期长翅褐飞虱中保幼激素环氧化物水解酶基因表达量显著高于短翅褐飞虱。对长翅褐飞虱种群进行jhehRNAi后,长翅种群中短翅个体显著增多。
【作者】周云龙；
【导师】华红霞；
【作者基本信息】华中农业大学，农业昆虫与害虫防治，2014，硕士
【关键词】保幼激素；褐飞虱；jheh；RNAi；翅型分化；

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