甜菜夜蛾幼虫期EcR和USP基因表达模式与功能研究

【摘要】甜菜夜蛾是一种分布较广泛的农业害虫,其发生地区在我国不断扩大。目前,化学防治仍然是我国用来防治甜菜夜蛾的主要手段,近年来甜菜夜蛾已经对主流化学农药拟除虫菊酯和有机磷类产生抗药性,很难做到高效的控制甜菜夜蛾爆发危害,我们应该去寻求其它更合适的防治措施。与此同时化学防治对于生态系统带来的问题也倍受争议,这迫使我们去开发新型的害虫防治手段与方式。完全变态类昆虫要经过周期性蜕皮和变态才能完成整个生活史,昆虫发育的生理活动是在一系列激素的精细调控下才得以顺利完成。EcR和USP处于昆虫发育、变态及繁殖等过程级联调控的开始位置,具有组织和时间特异性。EcR和USP在多种昆虫和一些节肢动物中被发现。必须更全面地描述不同目昆虫EcR和USP的结构及功能特点,才能对于将来更深入地了解其作用方式及应用研究奠定基础,并且无论是对有益昆虫生长发育及繁殖能力的调控还是对有害昆虫的防治研究都有非常重要的实用价值和基础理论价值。尽管近些年对于昆虫EcR和USP的研究迅速增加,且主要集中在对EcR和USP在蜕皮激素介导的信号转导通路,以及激素调控基因表达顺序分子机理的研究,这些方面都取得了重要的研究进展。但对于蜕皮变态相关基因间的互作关系、各基因在昆虫生长发育不同时间点发挥不同功能的差异、JH受体等均有待阐明。因此离阐明昆虫蜕皮的详细机理还相差甚远。本研究采用实时定量PCR技术对甜菜夜蛾幼虫4龄和5龄的EcR和USP基因,以及EcR的两个亚型EcR-A和EcR-B进行了表达模式的研究,其次采用RNAi技术对EcR和USP进行了功能研究。结果表明USP基因的mRNA在幼虫4龄期表达水平明显高于5龄期的表达水平,EcR基因的mRNA在幼虫5龄期表达水平明显高于4龄期的表达水平。且EcR和USP基因mRNA在各龄期的后阶段的表达水平明显大于各龄期前期的表达水平。在4龄期EcRA和EcRB基因mRNA的表达趋势基本相同,在5龄初期EcR-A和EcR-B也是同步表达产生第一个表达峰。但是在5龄末期化蛹变态之前出现了表达差异,EcR-A在5龄末期84h时先于EcRB基因mRNA的表达出现了第二个表达峰,而EcR-B则是在化蛹头壳脱落时产生了第二个表达峰。甜菜夜蛾幼虫经过RNAi产生了严重的不正常生长发育以及表型缺陷的现象,难以完成幼虫-幼虫的蜕皮过程,幼虫-蛹的变态过程。甜菜夜蛾幼虫经dsRNA处理后产生了不同的致死表型比例,并且甜菜夜蛾EcR和USP基因的转录本表达水平都下调。本研究分析了甜菜夜蛾幼虫不同龄期EcR和USP基因的表达模式：EcR和USP基因的表达规律基本同步,即EcR和USP基因在各龄期的后期表达量高,并且在各龄期USP先于EcR产生表达峰,可能是由于USP先于EcR发挥生物学功能。但是二者还存在一定的表达差异,具体表现在USP基因4龄期表达量较高,EcR基因在5龄期表达量较高,这种不同步的表达模式可能是由于EcR和USP可能分别与其他核受体形成异源二聚体并行使生理功能。其次,EcR-A和EcR-B在幼虫-幼虫的蜕皮过程中具有相同表达规律,但是在甜菜夜蛾5龄末期幼虫-蛹的变态时期则产生了差异性表达,可能是由于EcR-A和EcR-B在变态过程中扮演的角色不同,参与不同的生理功能。最后通过RNAi得出EcR和USP基因对于甜菜夜蛾的幼虫-幼虫,幼虫-蛹的变态的过程起到关键作用。
【作者】刘鹏琰；
【导师】苏建亚；
【作者基本信息】南京农业大学，农药学，2013，硕士
【关键词】甜菜夜蛾；EcR；USP；基因表达模式；RNAi；幼虫-幼虫蜕皮；幼虫-蛹变态；

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