miRNA对褐飞虱鞘脂质代谢基因表达的影响及沉默NlSPT1和Nl SMase4的small RNA分析

【背景】鞘脂质是第二大类膜脂,作为信号转导物质参与细胞生长发育、繁殖及凋亡等过程。鞘脂质代谢酶调控鞘脂质代谢以维持生物体内代谢的稳态。【目的】以重要水稻害虫褐飞虱(Nilaparvata lugens)为研究对象,通过RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术检测微小RNA(microRNA,miRNA)生物合成通路核心组分NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后褐飞虱鞘脂质代谢通路相关基因的相对转录水平,结合small RNA测序分析沉默丝氨酸棕榈酰转移酶1(serine palmitoyltransferase 1,SPT1)和鞘磷脂酶4(sphingomyelinase 4,SMase4)基因的差异miRNA,探究miRNA在褐飞虱鞘脂质代谢中的作用,为害虫防治提供新的分子靶标。【方法】利用RNAi技术,分别对羽化后第1天(1 PAE,post adult eclosion)的雌成虫NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha进行dsRNA注射,以ds GFP为对照;分别解剖羽化后第5天的卵巢组织,以β-actin作为内参基因,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)方法检测NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha沉默后鞘脂质代谢通路相关基因的表达量变化;根据已有的小RNA文库联合miRNA-靶基因预测软件对可能调控NlSPT1和NlSMase4表达的miRNA进行预测;通过small RNA测序技术对沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA进行鉴定和靶基因富集性分析。【结果】与对照组相比,沉默NlAgo1、NlDicer1或NlDrosha显著上调卵巢中NlSPT1和NlSMase4等鞘脂质代谢通路相关基因的表达;靶基因预测结果显示,有6条miRNA能与NlSPT1结合,13条miRNA能与NlSMase4结合;沉默NlSPT1和NlSMase4的差异miRNA的靶基因显著富集在细胞核和蛋白质结合等生物学过程以及内吞作用、内质网加工、MAPK信号通路、TOR信号通路、凋亡、脂质代谢等代谢通路。【结论】NlAgo1、NlDicer1和NlDrosha依赖性的miRNA通过影响鞘脂质代谢相关基因的表达影响鞘脂质代谢。NlSPT1和NlSMase4沉默引起褐飞虱卵巢miRNA表达水平的改变。研究结果可为基于鞘脂质代谢基因为靶标的害虫防治提供理论依据。