抗Bt棉棉铃虫幼虫Bt受体氨肽酶N(APN2)基因克隆

通过对Bt棉抗性和敏感棉铃虫幼虫中肠氨肽酶N的克隆和测序 ,鉴定了氨肽酶N基因家族的 1个成员Haapn2 ,其cDNA序列具有 32 0 9个核苷酸 ,含有 30 96bp的开放阅读框 ,编码产生1 0 32个氨基酸的蛋白质。其推定氨基酸序列具有锌结合模体HEXXHX18E ,N 末端具有 1 7个氨基酸的疏水性信号序列 ,C 末端还具有 2 2个氨基酸的糖基磷酯酰肌醇 (GPI)添加信号肽。比对抗性和敏感棉铃虫cDNA的开放阅读框 ,抗性品系的开放阅读框中 ,有 5 7个点突变 ,共导致了 1 5个氨基酸的改变 ,其中 2个突变 (谷氨酰胺13 7→谷氨酸、缬氨酸173 →苏氨酸 )位于Cry1A毒素结合区域 ,可能与棉铃虫对转Bt基因棉产生抗性有关。报道的氨肽酶cDNA序列已提交GenBank ,AY346383和AY2 795 35分别是Bt抗性和敏感品系的Haapn2。

鳞翅目昆虫氨肽酶N与Bt毒素的结合及其与Bt抗性的关系

随着BtCry作物在我国的广泛应用和推广,靶标害虫对其抗性风险已成为BtCry作物生态安全研究的重要内容。氨肽酶N(Aminopeptidase N,APN)是位于昆虫中肠刷状缘膜囊泡(Brush Border Membrane Vesicles,BBMV)上BtCry毒素重要的受体蛋白之一,它与BtCry毒素的结合能力决定了BtCry毒素的杀虫活性及昆虫对Bt抗性的产生。本文从APN的结构特征与分类、APN与BtCry毒素的结合特异性、结合位点、结合过程中的分子互作机制及APN变异导致昆虫抗性产生几方面系统综述了鳞翅目昆虫中肠BtCry受体蛋白-氨肽酶N与BtCry毒素的结合及其与Bt抗性关系的研究进展。

抗转Bt基因棉棉铃虫幼虫中肠氨肽酶N基因的克隆与序列特征

通过对抗性和敏感棉铃虫中肠氨肽酶的克隆和测序,鉴定了氨肽酶基因家族的2个成员:Haapn3和Haapn4,其cDNA序列具有3053和2862个核苷酸,分别具有3045和2853bp的开放阅读框,编码产生1014和951个氨基酸的蛋白质。其推定氨基酸序列均具有锌结合模体HEXXH和所有锌依赖氨肽酶共有的序列GAMEN。N 末端分别具有18和20个氨基酸的疏水性信号肽,C 末端均具有21个氨基酸的GPI添加信号肽。比对抗性和敏感棉铃虫cDNA的开放阅读框,在Haapn3的开放阅读框中,抗性品系的cDNA具有25个核苷酸的不同,其中9个碱基替代造成氨基酸的变化:苏氨酸189→天冬酰胺、甘氨酸229→天冬氨酸、赖氨酸231→精氨酸、谷氨酸250→丙氨酸、异亮氨酸275→缬氨酸、天冬酰胺281→天冬氨酸、酪氨酸302→组氨酸、缬氨酸648→异亮氨酸、脯氨酸975→谷氨酰胺,其它16个碱基替代为无义突变。在Haapn4的开放阅读框中,有15个点突变,其中8个突变为无义突变,其它7个导致了氨基酸的改变,即赖氨酸4→天冬酰胺、组氨酸162→酪氨酸、脯氨酸185→丝氨酸、谷氨酸297→甘氨酸、苯丙氨酸385→丝氨酸、甲硫氨酸450→异亮氨酸、缬氨酸630→异亮氨酸。本文报道的氨肽酶4个cDNA序列已提交GenBank,AY279536和AY279537分别是抗性和敏感品系的Haapn3。

RNAi介导的棉铃虫氨肽酶N基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR沉默对Cry1Ac毒力的影响

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)和钙粘蛋白(cadherin)是存在于鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊(brush bordermembrane vesicles,BBMV)上Bt毒素Cry1A的受体。本实验将棉铃虫Helicoverpa armigera氨肽酶N1基因Haapn1和钙粘蛋白基因Ha_BtR双链RNA(dsRNA)注入棉铃虫4龄幼虫体内,以研究这两种受体基因沉默后对Cry1Ac毒力的影响。结果表明:注射dsRNA(1μg/头)进行基因沉默后,Haapn1mRNA表达量比注射缓冲液(elution solution,ES)的对照下降了30%～49%,Ha_BtRmRNA表达量下降了30%～37%。注射Haapn1dsRNA的幼虫在40和70μg/cm2Cry1Ac活化毒素下的死亡率显著低于注射ES的幼虫,而在100和170μg/cm2Cry1Ac原毒素处理下两者死亡率无显著差异;Cry1Ac活化毒素以及原毒素对注射Ha_BtRdsRNA幼虫与注射ES幼虫的毒力均无显著差异。当同时注射Haapn1及Ha_BtRdsRNA后,干扰后的幼虫对Cry1Ac活化毒素和原毒素的敏感性均显著下降。本研究进一步证明了棉铃虫Haapn1和Ha_BtR均是Bt毒素Cry1Ac的功能受体,这两种受体蛋白共同参与Cry1Ac的毒杀作用过程。该结果也提示,Haapn1或Ha_BtR基因产生突变都可能导致棉铃虫对Cry1Ac产生抗性。