松材线虫及近缘种热激蛋白90基因的分子特征及其高温适应性研究

摘要

松材线虫能够引起松树萎蔫、失水、褪绿,使松树迅速死亡,为一种毁灭性森林病害,称为松材线虫病。该病害发病较快,防治难度较大,一旦发病将造成严重的经济损失,许多国家将该线虫列为重点植物检疫对象。松材线虫分布范围较广,对温度的适应性较强,而温度适应性是决定松材线虫分布和扩散的一个重要因素。在高温胁迫下,热激蛋白90的诱导合成量将发生明显的变化,因此,热激蛋白90可以作为靶基因研究松材线虫对环境温度的适应性。本文克隆并分析了松材线虫及近缘种热激蛋白90基因分子特征,对松材线虫的温度适应性进行了初步研究。
　　 利用RT-PCR结合RACE方法,首次克隆得到了松材线虫、拟松材线虫、豆伞滑刃线虫热激蛋白90基因的cDNA序列全长,分别命名为Bx-hsp90、Bm-hsp90,Bd-hsp90,GenBank登录号分别为GU013561、HMO34943、HM347331。三者的cDNA序列全长分别为2255bp、2193bp、2232bp、均含有2127bp的开放阅读框,编码含有708个氨基酸的蛋白质,5'端非编码区的长度分别为33bp、13bp、13bp,3’端非编码区的长度分别为95bp、53bp、92bp,DNA序列全长分别为2440bp、2388bp、2407bp,均含有三个内含子,剪切位点符合GT／AG规则。松材线虫、拟松材线虫、豆伞滑刃线虫热激蛋白90氨基酸序列的一致性为98.78％,进化分析表明,三者与秀丽小杆线虫的亲缘关系较近,推测三者的进化较为低等。
　　 Southern杂交表明,热激蛋白90在松材线虫中存在,且为单拷贝基因,这与秀丽小杆线虫、彭亨丝虫、大豆孢囊线虫热激蛋白90研究结果一致。线虫热激蛋白90基因很有可能均为单拷贝基因,与其它远缘相关基因不易混淆,并且此基因高度保守,因此,热激蛋白90是研究线虫进化的一个很好的候选基因。荧光PCR分析表明,松材线虫35℃处理1h后,热激蛋白90基因mRNA转录水平显著提高,表明高温胁迫时,热激蛋白90基因对松材线虫温度适应性发挥着重要的作用。松材线虫热激蛋白90基因同松材线虫对环境温度的适应性密切相关,本研究结果对于深入了解和研究松材线虫的入侵机制具有重要的实际意义。