棉铃虫APN基因家族系统进化与功能分析

摘要

氨肽酶N(APN)是锌金属蛋白酶M1家族的成员,鳞翅目昆虫中肠刷状缘膜囊泡(brush border membrane vesicles,BBMV)细胞膜上的APN不仅在蛋白消化吸收过程中起着重要的作用,而且是Bt的重要受体蛋白。本研究通过PCR技术克隆得到7条棉铃虫APN基因全长序列,HaAPN1~7(Genbank登录号为MT002819~MT002825)。经生物信息学分析,HaAPN1~7全长为2592~3099 bp,编码863~1032个氨基酸,分子量为110~115 kDa,等电点为4.7~6.4,N端信号肽为15~20 aa。系统进化分析结果表明,HaAPN1~7分属于Class 1~7类别。RT−qPCR结果表明,在敏感棉铃虫5龄幼虫中肠中APN2的表达量最高,APN7的表达量最低;Cry1Ac抗性品系棉铃虫中各类APN的表达趋势与敏感品系一致。取食Cry1Ac、Cry2Ab和Vip3Aa蛋白后棉铃虫中肠APN活性显著降低,取食Cry1Ac和Vip3Aa蛋白后中肠液和BBMV中APN活性都显著降低,而取食Cry2Ab蛋白后只有BBMV上APN活性显著降低;棉铃虫对Cry1Ac、Cry2Ab和Vip3Aa产生耐受性后,中肠液和BBMV中APN活性也都发生显著变化。因此,不同类别的棉铃虫APN在Bt的杀虫机制中可能起到不同的作用,APN活性变化可能与Bt蛋白的降解及抗性演化相关。