稻水象甲适生性相关基因研究

【摘要】稻水象甲从原产地美国东南部扩散到亚洲的日本列岛、朝鲜半岛、中国、东南亚的泰国、南亚的印度、欧洲的意大利北部,需要克服寻找食物、温度差异、寄主食物毒性等各种不利因素,化合物感受系统(嗅觉系统和信息素感受系统)、热激蛋白和代谢解毒酶系统在稻水象甲对入侵地的适应中起到至关重要的作用。化合物感受系统在栖息地搜寻、寄主搜寻、聚集、趋避和繁殖等行为中起调控作用；热激蛋白在适应不同温度中扮演重要角色；代谢酶解毒系统则起到调节个体对外源化合物代谢的作用。当前测序技术的进步为我们探索入侵昆虫的适生性提供了强大的技术支持。本文从稻水象甲适生性出发,从转录组中筛选到与适生性相关的基因,并对其进行初步的研究,取得了以下主要结果：(1)鉴定了稻水象甲化学感受系统的2个功能基因家族：气味结合蛋白基因(OBPs)10个、化学感受蛋白基因(CSPs)5个,并分别对其进行了进化分析,结果表明,CSPs在进化上较OBPs保守。同时,对这些基因在不同组织(触角、无触角头部、胸、腹、足、翅)中的表达情况进行了检测,结果显示LoOBP8特异性在触角表达；LoOBP2在各个组织中均有表达；LoOBP1和LoOBP11在触角和足中相对表达量较高；LoCSP10在腹部相对表达量较高；LoCSP6在各个组织中相对表达量都很高。这些基因在不同组织中表达情况不尽相同,从一方面暗示其功能也各异。同时,研究了饥饿对OBPs相对表达量的影响,4个在触角中表达量相对较高的基因(LoOBP1、LoOBP2、LoOBP8、LoOBP11)表现出相似的趋势,饥饿1天后上调表达,饥饿3天后相对表达量达到顶峰,饥饿5天后相对表达量下调表达。最后,我们将稻水象甲触角剪除,观察其在光照和黑暗条件下对寄主的选择性,结果表明,在光照和黑暗条件下,能够找到寄主植物的有无触角稻水象甲数没有显著差异,但是光照或黑暗条件下,有触角和无触角的能够找到寄主植物的稻水象甲数存在显著差异,表明视觉在稻水象甲近距离寄主选择时起到重要作用,触角在稻水象甲寻找寄主方面并不是不可或缺的。(2)鉴定了稻水象甲适应环境温度变化所需要的热激蛋白基因(HSPs)21个,其中小热激蛋白(smallHsps)12个、Hsp60家族1个、Hsp70家族5个、Hsp90家族3个。研究了这21个热激蛋白在亚致死温度(0℃,43℃)下0.5～3hr的mRNA相对表达水平,结果表明：8个基因在热激条件下上调表达,其中包括小热激蛋白、Hsp70和Hsp90；只有1个Hsp70和1个Hsp90在冷胁迫3h后少量上调表达；Hsp60的相对表达量不受温度的影响,但是在滞育的稻水象甲中相对表达量下降。表达量不受温度影响的Hsps可能起到抵御其它不适环境的作用。(3)鉴定了与解毒相关的谷胱甘肽转氨酶基因(GSTs)14个(其中2个属于Delta家族、5个属于Epsilon家族、2个属于Omega家族、1个属于Sigma家族、1个属于Theta家族、1个属于Microsomal家族、1个属于Unclassified家族)、细胞色素单加氧酶(P450monooxygenase,P450)基因23个(分别属于CYP3、4、6、9组)以及羧酸酯酶基因(COEs)23个,分别让刚羽化的稻水象甲取食水稻(4个品种)、玉米、油草7天后,测定其体内解毒酶GSTs、P450s和COEs的mRNA相对表达量,结果显示：只有1个GST基因在取食不同的寄主时相对表达量上升；8个P450基因相对表达量上升,其中CYP3组的4个基因相对表达量较高,表明CYP3组与外源化合物代谢相关;10个COEs基因相对表达量上升。表明P450和COEs在稻水象甲代谢寄主植物中的次生代谢物质起到重要作用,而GST起的作用相对弱一些。
【作者】原鑫；
【导师】祝增荣；
【作者基本信息】浙江大学，农业昆虫与害虫防治，2014，博士
【关键词】稻水象甲；适生性；气味结合蛋白；化学感受蛋白；谷胱甘肽硫转移酶热激蛋白；细胞色素氧化酶；羧酸酯酶；

【参考文献】
[1]徐宏翔.基于CFD模拟方法的圆碟型浮标水动力分析[D].大连海事大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[2]黄尚.遗传算法在物流配送中的研究与应用[D].广东工业大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[3]谢正刚.乡村旅游对乡村经济的影响研究[D].浙江大学,人文地理学,2012,硕士.
[4]乐全明,董志赟,郑华珍,郁惟镛,张沛超,王忠民,章启明.基于时态逻辑技术的高压输电线系统故障诊断[J].电力系统自动化,2006,09:38-43.
[5]梁慧.全国名老中医段富津教授治疗痛经经验的研究[D].黑龙江中医药大学,方剂学,2013,硕士.
[6]肖文涛.江夏某采石场爆破危险辨识及安全评价的研究[D].武汉理工大学,采矿工程,2012,硕士.
[7]李文茂.肺癌特异性DKK1基因转录调控元件的分析预测及活性筛选[D].华侨大学,生物学,2014,硕士.
[8]陈义.面向数据集成的数据复制和查询优化[D].中国科学院研究生院（软件研究所）,2004.
[9]夏玮.民航事故分析决策支持系统的研究与实现[D].辽宁工程技术大学,2004.
[10]赵永威.腌制冬瓜微生态解析与品质分析[D].宁波大学,农产品加工与保藏（专业学位）,2013,硕士.
[11]杨琦玮.手机短信侵权问题研究[D].吉林大学,法律,2013,硕士.
[12]秦瑞英.大都市城郊文化设施社会空间分异——以广州番禺区为例[J].人文杂志,2014,03:118-122.
[13]姚菁.渤海南岸LZ908孔海陆交互相地层气候代用指标及沉积环境研究[D].中国科学院研究生院（海洋研究所）,海洋地质,2014,博士.
[14]阿不力克木·亚森.八钢高炉入炉原料的冶金性能及配料优化研究[D].西安建筑科技大学,冶金工程,2004,硕士.
[15]赵慧芳.黄土类地层综合降水试验及数值模拟研究[D].新疆农业大学,水力学及河流动力学,2012,硕士.
[16]张桐.商业空间室内水景设计研究[D].苏州大学,艺术设计（专业学位）,2013,硕士.
[17]田龙龙,齐伟,刘鹏,吴王锁.水溶性室温离子液在不同含氧量的氧化石墨烯上的吸附[A].中国核学会核化学与放射化学分会.第十三届全国核化学与放射化学学术研讨会论文摘要集[C].中国核学会核化学与放射化学分会:,2014:1.
[18]宋光明.柳宗元的佛教思想与其文学创作研究[D].华侨大学,中国语言文学,2012,硕士.
[19]朱建军,刘思峰,李洪伟,田飞.群决策中多阶段多元判断偏好的集结方法研究[J].控制与决策,2008,07:730-734.
[20]瓦西里（PalukhinV.N.）.油页岩地层仿生取心钻头研究[D].吉林大学,地质工程,2013,硕士.
[21]吴学梅.论未成年人犯罪缓刑制度的完善[D].西南政法大学,刑法学,2012,硕士.
[22]康强.嵌入式Internet多设备的Web监控研究与研制[D].大连理工大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[23]洪小杨.ECMO在儿童重症医学中的应用及对外周血单个核细胞Annexin A1蛋白表达影响[D].南方医科大学,儿科学,2014,博士.
[24]应宏微.汽车牌照静态图像识别系统的研究[D].浙江工业大学,控制理论与控制工程,2004,硕士.
[25]岳丽新.种植二期手术后健康牙龈愈合状况的研究[D].山东大学,口腔临床医学（专业学位）,2013,硕士.
[26]胡思嘉.政府规制视角下中国电视剧“乱象”问题治理研究[D].江西财经大学,行政管理,2013,硕士.
[27]任超.农村生态危机治理中的公民参与研究[D].苏州大学,政治学理论,2012,硕士.
[28]荆榛.山西省普通高校高水平运动队项目设置与布局研究[D].山西师范大学,体育教育训练学,2013,硕士.
[29]李阳.城市土地利用/覆盖变化与CO_2排放研究[D].华中科技大学,环境工程,2013,硕士.
[30]阎冰.高职院校物流管理专业人才培养模式研究[D].长安大学,交通运输规划与管理（专业学位）,2013,硕士.
[31]李红叶.多模态输入对英语听力理解的影响[D].复旦大学,外国语言学及应用语言学,2013,博士.
[32]桑栋栋.危重症患者早期血糖不稳定指数对其预后评估价值的研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[33]赵楠木.吉林省新农村建设项目管理模式研究[D].吉林大学,公共管理,2013,硕士.
[34]周翔.高架桥式龙门加工中心横梁部件的动态分析及结构优化[D].广东工业大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[35]郭玢.校本课程开发过程中教师课程领导的研究[D].沈阳师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[36]曹珺玮.自我效能理论及其对学校道德教育的启示[D].山东师范大学,教育学原理,2013,硕士.
[37]张倩.ANAC084基因在拟南芥抗逆胁迫中的研究初探[D].厦门大学,细胞生物学,2014,硕士.
[38]张忠平.基于约束的XML数据库模式规范化研究[D].复旦大学,2004.
[39]宫上.基于超声体波的钢轨温度应力在线监测技术研究[D].北京交通大学,2014.
[40]王宁.自然语言理解中代词歧义分析研究及其在产品设计中的应用[D].西安电子科技大学,机械工程,2012,硕士.
[41]陈建挺.移动银行使用意愿研究[D].浙江工商大学,企业管理,2014,硕士.
[42]张征良.株洲市数字化城市管理研究[D].湖南工业大学,工商管理,2012,硕士.
[43]韩清华.苯制备低维碳基纳米结构及其与磁性原子相互作用的研究[D].中国科学技术大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[44]冯丽凤.DGT的制备、性能测试及在海水分析中的应用[D].厦门大学,环境科学,2014,硕士.
[45]亢云洁.牵着你的手，一起长大[D].西北师范大学,学前教育学,2013,硕士.
[46]高坤.关于“てぃく”和“てくる”的研究[D].山东大学,日语语言文学,2013,硕士.
[47]王鑫.影响OFDM信号光纤无线传输系统性能的若干因素研究[D].湖南大学,通信与信息系统,2011,硕士.
[48]刘志才.S/SJ2马氏体不锈钢大口径薄壁无缝管的研制[J].四川冶金.1989(03)
[49]王寅.热膜式空气流量计安装位置仿真实验研究[D].天津大学,控制工程,2013,硕士.
[50]陈汉清,高迪,汪冰,柴之芳,赵宇亮,丰伟悦.氧化石墨烯对肠道微生物增殖及生物学功能的影响[A].中国化学会.中国化学会第29届学术年会摘要集——第35分会：纳米生物医学中的化学问题[C].中国化学会:,2014:1.