东亚飞蝗WntA在胚胎发育阶段的时空表达

摘要

【目的】探讨东亚飞蝗Locusta migratoria manilensis Wnt基因家族中WntA编码蛋白序列特征及其在胚胎发育阶段的时空表达谱,为进一步开展LmmWntA的功能研究及挖掘东亚飞蝗其他Wnt基因家族成员奠定基础。【方法】PCR克隆并利用邻接法(neighbor-joining,NJ)鉴定东亚飞蝗Wnt基因家族基因LmmWntA;通过同源序列多重比对分析LmmWntA氨基酸序列特征;利用整胚原位杂交技术对LmmWntA在东亚飞蝗产卵后(after egg laying,AEL)发育至12,24,35,46,56和65 h以及3,3.5,4,4.5,5,5.5,6.5,8,8.5,9.5和11 d共17个连续胚胎发育阶段进行转录信号筛查。【结果】克隆获得东亚飞蝗LmmWntA(GenBank登录号:MW052768),CDS全长1101 bp,编码336个氨基酸;LmmWtnA与头索动物、昆虫、有爪动物及环节动物WntA蛋白共同聚为WntA亚家族单系群;LmmWntA中段和C端与比对物种WntA蛋白序列保持了较高同源性,仅在N端信号肽区域出现差异,LmmWntA与膜翅目(Hymenoptera)西方蜜蜂Apis mellifera AmWntA蛋白聚为姊妹群,氨基酸序列一致性为59.05%。LmmWntA最先表达在东亚飞蝗35 h AEL胚胎期末端生长区并在该区域持续表达至4 d AEL胚胎期,同时在新生体节每节腹部形成条纹状表达;在46 h AEL胚胎期视叶后半区持续表达至8.5 d AEL胚胎期,该区域未来发育成复眼;在56 h AEL胚胎期脑持续表达至5.5 d AEL胚胎期;在65 h AEL胚胎期每节腹部的条纹状表达信号逐渐转移至腹中线两侧,在触角基部有明显的表达信号;在5.5 d AEL胚胎期表达信号进一步转移至腹神经;从3 d AEL胚胎期开始在腹侧体节远轴端表达,后期转移至上颚、足关节及末端;伴随4.5 d AEL胚胎末端开始内陷形成肛道,LmmWntA在内陷肛道的腹面及前端表达,最多内陷至腹部第7体节;至9.5 d AEL胚胎期时LmmWntA在翅芽盘处表达。【结论】LmmWntA在东亚飞蝗胚胎发育阶段动态表达,推测LmmWntA参与东亚飞蝗胚胎后端体节生长、神经系统(脑和腹神经)、复眼、触角、消化系统后端(肛道)、颚、胸部附肢(足和翅)等重要组织和器官的发生和形成。本研究结果为进一步开展LmmWntA功能缺失研究奠定发育生物学基础。