棉铃虫Ⅰ型和Ⅶ型几丁质酶基因表达规律的比较分析

几丁质酶(chitinase,CHT)在昆虫生长发育过程中主要有降解围食膜、外骨骼、角质层以及肠道内层的几丁质成分,从而参与昆虫的蜕皮和细胞增殖的功能。在本研究中,分析比较了棉铃虫I型和Ⅶ型几丁质酶HaCHTⅠ、HaCHTⅦ的结构域及其时空表达特性,对进一步功能研究提供重要的素材。首先利用生物信息学在线工具SMART对本课题组前期所获得的几丁质酶基因HaCHT I、HaCHT VII的结构域进行分析;之后采用qRT-PCR方法研究棉铃虫6龄幼虫不同组织和幼虫不同龄期蜕皮前后的中肠中HaCHT I、HaCHT VII的时空表达特性。结果表明:对几丁质酶HaCHTⅠ、HaCHTⅦ结构域进行分析,发现HaCHTⅠ和HaCHTⅦ均具有信号肽序列、催化区域、连接区域,且HaCHTⅠ有一个几丁质结合结构域,而HaCHTⅦ则无;棉铃虫Helicoverpa armigera几丁质酶基因HaCHT I和HaCHT VII在6龄幼虫不同组织部位的均有表达,其中HaCHT I在各个部位的表达量没有显著的差异,而HaCHT VII在头壳和体壁中表达显著高于其它组织;几丁质酶基因HaCHT I、HaCHT VII在棉铃虫幼虫蜕皮前后中肠的表达量变化较大,其中HaCHT I在3龄、4龄、5龄、6龄末期及蛹期时的表达量呈递减的趋势,在4龄、5龄、6龄初期时表达量则是先减后增的趋势,而HaCHT VII在3龄、4龄、5龄、6龄末期及蛹期时的表达量呈递增的趋势,恰与同一时期HaCHT I的表达量相反,在4龄、5龄、6龄初期时HaCHT VII的表达量呈递减的趋势。棉铃虫HaCHTⅠ和HaCHTⅦ的结构域和时空表达都存在差异,据此可推测这些差异可能对其功能具有一定的影响。研究结果为深入研究几丁质酶基因HaCHT I和HaCHT VII的功能奠定了基础。

棉铃虫乙醇脱氢酶5的原核表达和活性分析及其抗血清的制备

本课题组前期基于酵母单杂交技术筛选出响应2-十三烷酮诱导CYP6B6过表达的6个调控因子,乙醇脱氢酶5(HaADH5)是其中之一,乙醇脱氢酶是一种代谢乙醇的重要酶类,在哺乳动物中的研究很多,但在昆虫中的研究很少.为了进一步探究HaADH5是否参与P450 CYP6B6的过表达,进而参与棉铃虫对包括杀虫剂在内的外界有毒物质的代谢.本实验将pET32a-HaADH5转化至大肠杆菌Transetta中进行诱导表达,Western blot进一步验证融合蛋白HisHaADH5的表达,通过镍柱纯化获得融合蛋白His-HaADH5,且测定了酶活.用蛋白免疫法制备了鼠抗His-HaADH5的血清,Western blot分析了该抗血清的免疫特异性,继而用此抗体检测了HaADH5在不同组织中的表达.活性分析表明,在NAD+的存在下,融合蛋白可以对不同醇类和甲醛进行脱氢,尤其对异戊醇的脱氢活性最高,活性为1333 U/mg.制备的抗血清效价为1∶409600.Western blot结果表明,该抗血清既能与融合蛋白His-HaADH5结合,也能与棉铃虫体内的HaADH5结合,还发现HaADH5在脂肪体中的表达量最高.原核表达的融合蛋白能代谢异戊醇,制备的抗血清具有较好的免疫特性,这些结果为HaADH5蛋白水平的鉴定以及功能研究提供了重要的检测工具,也有助于我们更好地探索棉铃虫乙醇脱氢酶5的功能.

棉铃虫BR-C Z2基因的克隆、原核表达及其表达谱

为明确转录因子广泛锌指复合物(broad complex,BR-C)在棉铃虫Helicoverpa armigera生长发育过程中的作用,基于转录组序列从棉铃虫幼虫中肠克隆获得BR-C Z2的cDNA序列并对其氨基酸序列和蛋白结构进行生物信息学分析,利用原核表达系统表达其融合蛋白;用实时荧光定量PCR(real-time fluorescence quantitative PCR,qRT-PCR)技术分析BR-C Z2基因在棉铃虫体内的表达规律,以及2-十三烷酮(2-tridecanone,2-TD)处理后其在棉铃虫6龄幼虫中肠内的变化规律。结果显示,棉铃虫BR-C Z2基因的开放阅读框为1257 bp,编码418个氨基酸,预测编码蛋白的分子量和理论等电点分别为46.63 kD和6.94,主要定位于细胞核中。系统进化树结果显示棉铃虫BR-C Z2与家蚕Bombyx mori的BR-C Z2亲缘关系最近。成功表达His-HaBR-C Z2融合蛋白。BR-C Z2基因在棉铃虫蛹期和6龄幼虫中肠组织中相对表达量最高;不同浓度2-TD处理后,棉铃虫BR-C Z2基因相对表达量变化趋势不同,其中15 mg/g浓度处理12 h后棉铃虫BR-C Z2基因相对表达量达到峰值,是对照的2.5倍,而20 mg/g浓度处理20 h后棉铃虫BR-C Z2基因相对表达量降到最低,为对照的45.13%。表明BR-C Z2基因可能参与棉铃虫的生长发育,并响应2-TD的胁迫。