miR-305-3p和miR-71-5p通过调控谷胱甘肽代谢途径参与斜纹夜蛾应对植物次生物质

昆虫和植物在长期进化过程中形成相互作用的关系。其中植物次生物质是植物防御昆虫的主要机制,而昆虫则以解毒酶来应对。为了发现可用于害虫防治的miRNA,通过对农业害虫斜纹夜蛾Spodoptera litura进食芥菜Brassica juncea后中肠的测序分析,获得了一系列差异表达的miRNA。通过生物信息学分析,发现斜纹夜蛾miR-305-3p靶向了谷胱甘肽代谢中的谷氨酸半胱氨酸连接酶的催化亚基(Slgclc),这是一个谷胱甘肽从头合成的限速酶;而miR-71-5p靶向调控gclc和解毒酶表达的转录因子SlNrf2。用芥菜的次生物质吲哚-3-甲醇处理斜纹夜蛾Spli-221细胞株后,实时荧光定量PCR证明Slgclc和SlNrf2表达上调,miR-305-3p和miR-71-5p表达下调。分别在斜纹夜蛾Spli-221细胞中超表达miR-305-3p及miR-71-5p mimics,Slgclc或SlNrf2转录水平下调,并且miR-71-5p mimic处理抑制了SlNrf2下游基因Slgclc和解毒酶谷胱甘肽S-转移酶(GSTs)的表达。结果表明:miR-305-3p和miR-71-5p响应植物次生物质而分别促进Slgclc和SlNrf2表达。然而双荧光素酶实验显示miR-305-3p并不与Slgclc直接结合,miR-71-5p也不与SlNrf2直接结合,推测miR-305-3p和miR-71-5p可能间接调控Slgclc和SlNrf2的表达。研究结果表明,斜纹夜蛾miR-305-3p和miR-71-5p通过调控解毒酶GSTs表达及其底物谷胱甘肽的生成,而参与昆虫抵抗植物次生物质。

Sli-miR-34-5p响应植物次生物质正调控斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶基因SlGSTe1的表达

【目的】昆虫解毒酶系统是昆虫适应植物次生物质的主要机制,研究调控解毒酶基因表达的mi RNA将发现可用于害虫防治的靶标分子。本研究旨在探究Sli-miR-34-5p对斜纹夜蛾Spodopteralitura中应对植物次生物质的解毒酶谷胱甘肽S-转移酶(GST)基因的调控作用。【方法】通过实时荧光定量PCR检测Sli-miR-34-5p在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫进食芥菜Brassica juncea后中肠中的表达;在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫体内及细胞株中超表达Sli-miR-34-5p模拟体类似物(mimics)或抑制剂(inhibitors),采用实时荧光定量PCR和Western blot分析Sli-miR-34-5p已知或推测的靶基因的表达变化;利用双荧光素酶报告系统验证Sli-miR-34-5p对靶标基因的表达调控作用;采用生物信息学方法预测Sli-miR-34-5p可能的靶基因,以了解其可能的作用机理。【结果】结果表明,Sli-mi R-34-5p在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫进食芥菜24和48 h时的中肠中表达显著上调。在斜纹夜蛾5龄第1天幼虫血淋巴中超表达Sli-miR-34-5p mimic,进食芥菜的斜纹夜蛾中SlGSTe1转录上调;反之,超表达Sli-miR-34-5p inhibitor,SlGSTE1蛋白水平显著下调。在斜纹夜蛾Spli-221细胞株中添加芥菜次生物质吲哚-3-甲醇(I3C),Sli-miR-34-5p和SlGSTe1的表达量均呈现上调的趋势;此外,在细胞中转染Sli-miR-34-5p mimic,SlGSTe1的表达水平明显上调。然而,生物信息学预测和双荧光素酶报告系统检测结果显示,Sli-miR-34-5p并不直接作用于靶基因Sl GSTe1。【结论】研究结果提示Sli-miR-34-5p通过促进斜纹夜蛾谷胱甘肽S-转移酶基因Sl GSTe1的表达而参与斜纹夜蛾应对植物次生物质的胁迫。

novel-m0287-3p调控斜纹夜蛾中肠蜕皮激素受体的表达

microRNA(miRNA)是一类长度约为23个核苷酸的非编码内源性小分子RNA,参与真核生物基因表达的调控,从而在生物发育和应对环境中起着重要的作用。为了探讨novel miRNA在害虫发育中的作用,本研究对斜纹夜蛾Spodoptera litura miRNA数据库中表达量较高的novel-m0287-3p进行了研究。通过生物信息学分析,确定了novel-m0287-3p是一个新的miRNA,并预测其可能靶向蜕皮激素受体EcRb1,表明novel-m0287-3p可能参与斜纹夜蛾发育的调控。双荧光素酶实验表明,novel-m0287-3p分别结合于EcRb13′非编码区的2个位点上。实时荧光PCR结果显示novel-m0287-3p和EcRb1均在斜纹夜蛾的中肠中表达。为了进一步揭示novel-m0287-3p对EcRb1表达的调控以及对幼虫发育的影响,本研究进行了体内实验。将novel-m0287-3p的模拟体类似物注射入斜纹夜蛾幼虫,结果显示斜纹夜蛾体内EcRb1的mRNA水平发生了下调,证明novel-m0287-3p能够抑制幼虫EcRb1的表达。向4龄第1天的斜纹夜蛾幼虫注射novel-m0287-3p后,幼虫的生长受到抑制;而注射斜纹夜蛾6龄幼虫则导致其化蛹滞后。研究结果表明,novel-m0287-3p可通过调控蜕皮激素受体EcRb1的表达,从而影响斜纹夜蛾的生长发育。