松墨天牛分子生物学研究综述

松墨天牛(Monochamus alternatus Hope)是危害马尾松等林木的重大森林害虫,是松材线虫的主要传播媒介。从松墨天牛的分子生物学基础研究、分子分类及鉴定、c DNA文库与转录组的构建、基因克隆、药剂胁迫对基因表达的影响等5个方面综述其在分子生物学领域的最新进展,以促进松墨天牛基础研究,并为探索松墨天牛安全有效的防治方法提供参考。

松墨天牛Homothorax基因的鉴定及表达分析

为了探讨Meis家族中Homothorax基因在昆虫中的表达特性,以松墨天牛为研究对象,从cDNA文库中筛选到松墨天牛Homothorax基因,命名为MaHth(GenBank:KX364396)。该序列长为1347bp,编码448个氨基酸。由此预测的蛋白质二级结构主要由α螺旋与无规则卷曲组成,其次是β转角与延伸链;SWISS-MODEL同源建模预测其三级结构的基元为α螺旋-β转角-α螺旋。MaHth基因编码蛋白,定位于细胞核,并存在2个独立的核定位信号:KRDK、KKNQKKR。通过DNAMAN软件比对发现MaHth与赤拟谷盗同源性最高,为97%,且存在Hox保守结构域序列;用MEGA4.0构建系统发育树,显示松墨天牛与赤拟谷盗处在同一分支。通过RT-qPCR分析表明:卵、蛹中的表达量比幼虫、成虫中的高,在成虫中最低;幼虫头部中MaHth表达量最高,马氏管中表达量较低;成虫头部、马氏管中MaHth表达量最高,足、翅、触角中表达量较低。

松墨天牛NCOA7基因的克隆及分析

【目的】本文探究了松墨天牛核受体共激活因子7基因的功能和作用方式。【方法】采用cDNA末端快速扩增(RACE)方法获得了松墨天牛NCOA7基因的cDNA全长序列,命名为MaNCOA7(GenBank登录号:KU240004);通过RT-qPCR分析得出松墨天牛MaNCOA7基因在卵、幼虫、蛹、成虫4个虫态、幼虫脂肪体等6个组织和成虫鞘翅等10个部位的表达模式。【结果】MaNCOA7基因的cDNA序列全长为3345 bp,其中开放阅读框(ORF)长2970 bp,编码989个氨基酸,由此推测的蛋白分子质量为111 220.4ku,等电点为5.11。MaNCOA7的氨基酸序列与赤拟谷盗相似性最高,为83.6%,与赤拟谷盗处在系统发育树的同一个分支上;没有信号肽和跨膜区,属于亲水性氨基酸,含有丝氨酸(Ser)、苏氨酸(Thr)、酪氨酸(Tyr)磷酸化位点数分别为62、21、11个。MaNCOA7基因在幼虫虫态表达量最高,在卵虫态表达量最低;在幼虫6个组织中均有表达,且有显著差异(P<0.05),其中在幼虫脂肪体中表达量最高,在幼虫马氏管中表达量最低;在成虫10个部位中均有表达,且有显著差异(P<0.05),其中在成虫鞘翅的表达量最高,在成虫马氏管的表达量最低。【结论】推测MaNCOA7基因在松墨天牛幼虫脂肪体中参与调控某些代谢过程或组织器官的生理功能,并可能参与了松墨天牛羽化过程中鞘翅和前胸背板的骨化过程。

松墨天牛转铁蛋白基因克隆及生物信息学分析

转铁蛋白是一类非血红素结合铁的β1–球蛋白,广泛分布于脊椎动物和无脊椎动物体内。克隆了松墨天牛转铁蛋白基因(登录号:KU213914),命名为Ma Tf,其核苷酸序列全长为2 549 bp,包含一个2 178 bp的开放阅读框(ORF)和一个371 bp的带有加尾信号的3'非编码区(3'UTR)。采用生物信息学方法分析Ma Tf的编码蛋白,结果显示:松墨天牛转铁蛋白分子量约为80 ku,等电点为7.36,为稳定蛋白,有信号肽,不含跨膜结构域,有1个糖基化位点,有平均分布在整条肽链的43个磷酸化位点。二级结构多为随机卷曲,仅有21.52%α螺旋,24%β片层(延伸链)结构,能形成三段卷曲螺旋,为亲水性蛋白,N端和C端各有1个TR_FER结构域。