斜纹夜蛾性信息素合成途径相关基因的克隆和研究

摘要

斜纹夜蛾（Spodoptera litura）是危害性严重的鳞翅目害虫，它具有进化完善的性信息素通讯系统。斜纹夜蛾雌虫在信息素腺体释放性信息素，并通过它来吸引雄虫进而引发后续的交配行为。斜纹夜蛾性信息素是4种14碳直链不饱和脂肪酸酯类衍生物的混合物，它们的合成经历了软脂酸合成、碳链缩短反应、脱饱和作用和官能基团的修饰这一系列过程。在该途径中，多种酶参与其中并催化不同的生化反应。
　　本研究参照已有的斜纹夜蛾转录组数据并结合斜纹夜蛾的性信息素合成途径，我们对其中的一系列相关基因进行了筛选，并将之与 NCBI数据库中其他物种的性信息素合成途径基因进行比对，最终筛选到包括脂肪酸合成酶系、β氧化酶系、脱饱和酶、脂肪酰辅酶 A还原酶和乙酰辅酶 A转移酶5大类共90个基因。为了进一步确认它们的表达特征，我们分别以雌、雄斜纹夜蛾为模板通过 PCR进行了半定量筛选。结果显示，大多数基因在雌、雄斜纹夜蛾腹部表达没有显著差异；然而，我们发现少部分基因在雌性个体中特异性表达；另外还有一部分基因在雌雄个体中的表达水平有显著差异，因此我们通过荧光定量 PCR进一步检测它们的表达水平并计算出表达差异的倍数，结果表明这部分基因在雌虫中的表达水平均高于雄虫3-10倍；我们针对雌虫特异性表达基因，研究了它们在雌虫信息素腺体和腹部其他组织中的表达，结果表明这些基因绝大多数在信息素腺体中的表达水平显著高于腹部其他组织（p<0.05），只有极少数基因在腹部其他组织中的表达量高于性信息素腺体。此外，我们选择了上述筛选到的属于不同类型（脂肪酸合成酶、脱饱和酶、脂酰辅酶 A还原酶），且具有不同的表达特征的9个基因作进一步的研究。克隆了这9个基因并合成了双链 RNA，然后将双链 RNA注射到斜纹夜蛾雌虫进行基因沉默，通过荧光定量 PCR检测基因沉默效果，根据 GC-MS分析基因沉默后的雌虫性信息素组分的变化。结果表明注射双链 RNA后对应的基因表达量降低，并且对 Des3,Des5和FAR17沉默后发现雌虫产生的4中性信息素组分相对比例发生了变化。最后我们研究了雌虫特异性基因在不同地理区系的表达差异，结果表明大多数基因在不同地域表达有显著差异，而有的基因在不同地域表达水平相对稳定。
　　研究斜纹夜蛾性信息素合成途径相关基因的功能和不同地理区系表达特征，有助于我们理解性信息素的种内变异并推测它的进化方向，此外为生物合成性信息扰乱蛾类交配提供理论依据，也为在田间应用性信息素防治害虫提供了重要的支持。

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1绪论

1.1 斜纹夜蛾

1.2 性信息素的种类与合成

1.3 性信息素合成的调节

1.4 蛾类性信息素通讯系统的进化

1.5 本课题的研究内容及其意义

1.6 课题来源及论文内容安排

2 转录组分析性信息素合成基因

2.1 实验材料与方法

2.2 结果

2.3 讨论

3 斜纹夜蛾性信息素合成基因表达特性研究

3.1 实验材料

3.2 实验方法

3.3 结果

3.4 讨论

4 合成途径中部分基因的功能研究

4.1 实验材料

4.2 主要试剂

4.3 主要仪器

4.4 实验方法

4.5 结果

4.6 讨论

5 性信息素合成相关基因在不同地理种群中的表达差异

5.1 实验方法

5.2 实验结果

5.3 讨论

6 总讨论与展望

6.1 研究总结

6.2 论文创新点

6.3 研究展望

参考文献

作者简历