飞蝗羧酸酯酶基因LmCesF1的时空表达及与杀虫剂耐受性的关系

【目的】通过研究飞蝗(Locusta migratoria)羧酸酯酶基因LmCesF1的杀虫剂解毒功能,为害虫防治提供新的候选基因。【方法】从飞蝗转录组数据库搜索获得羧酸酯酶基因LmCesF1的cDNA序列,采用ExPASy在线软件推测LmCesF1的氨基酸序列,并预测该酶的分子量(MM)和等电点(pI);在NCBI保守域(CDD)数据库中预测该酶的催化三联体和底物结合位点;采用SignalP4.0在线软件预测该酶的信号肽序列;NetNGlyc在线软件预测该酶的N糖基化位点。将LmCesF1与其他昆虫物种羧酸酯酶进行NJ聚类分析;以飞蝗各龄期(卵期、5个若虫期和成虫期)整虫cDNA和5龄若虫不同组织部位cDNA为模板,运用reverse transcription quantitative PCR(RT-qPCR)研究LmCesF1的时空表达特性;采用RT-qPCR方法检测RNA干扰效率;LmCesF1基因沉默后24 h分别进行4种农药的生物学测定试验,每头若虫点滴3μL的杀虫剂溶液(每个农药的剂量均为LD30,即240 ng马拉硫磷、15 ng毒死蜱、51 ng西维因和0.6 ng溴氰菊酯),点滴农药24 h后统计飞蝗的死亡率,进而分析该基因与农药解毒的关系。【结果】LmCesF1全长cDNA序列为3 121 bp,该基因开放阅读框(ORF)为2 490 bp,编码830个氨基酸,氨基酸序列N端存在信号肽序列,催化三联体为G-P-N,聚类分析表明该基因属于羧酸酯酶的F簇(属于非鳞翅目昆虫保幼激素酯酶)。LmCesF1在飞蝗卵期及若虫低龄期表达较低,在4龄若虫表达上调达到峰值,且一直持续到成虫第5天。5龄若虫不同组织部位表达结果显示,LmCesF1在前肠、后肠和脂肪体表达量最高,在胃盲囊和中肠的表达量最低。RNA干扰沉默效率检测结果显示,与对照组相比(注射等量的dsGFP),LmCesF1在12 h和24 h的沉默效率显著,mRNA表达量分别下降为22.6%和30%。RNA干扰结合农药生物学测定结果表明,在沉默LmCesF1后,与对照组比较(注射等量的dsGFP),西维因处理组飞蝗死亡率提高了32.9%,马拉硫磷、毒死蜱和溴氰菊酯处理组飞蝗的死亡率均没有显著性差异,推测LmCesF1可能参与西维因的解毒,而与其他3种农药的解毒没有相关性。【结论】从飞蝗中获得1条保幼激素酯酶(JHE)相似基因LmCesF1,该基因属于羧酸酯酶的F簇,推测的氨基酸序列催化三联体发生了改变;该基因在不同组织部位中均有表达,并可能参与西维因在飞蝗体内的解毒。