二化螟P糖蛋白基因的克隆分析及对杀虫剂的诱导响应

作     者：孟祥坤 吴赵露 杨雪梅 官道杰 王建军 MENG XiangKun;WU ZhaoLu;YANG XueMei;GUAN DaoJie;WANG JianJun

作者机构：扬州大学园艺与植物保护学院 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2021年第54卷第19期

页      面：4121-4131页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

基　　金：国家自然科学基金青年基金(31701807) 江苏省自然科学基金青年基金(BK20170491) 

主　　题：二化螟 P糖蛋白 分子特征 杀虫剂诱导 转录调控 

摘      要：【目的】克隆二化螟(Chilo suppressalis)P糖蛋白基因(CsPgp)并对其分子特征和表达模式进行分析,明确CsPgp对常用防治杀虫剂氯虫苯甲酰胺和阿维菌素的诱导响应并对其潜在的转录调控机制进行探索。【方法】使用基因克隆技术扩增CsPgp全长基因序列,利用生物信息学技术对CsPgp编码蛋白的分子特征和5′端转录调控区中的转录因子结合位点进行分析。使用荧光定量PCR方法对CsPgp在二化螟不同龄期和不同组织中的表达模式及在杀虫剂氯虫苯甲酰胺和阿维菌素不同剂量处理下的诱导响应进行测定分析。【结果】CsPgp cDNA序列全长4 584 bp,由23个外显子构成,编码1 259个氨基酸,含有两个跨膜区和两个核苷酸结合区,具有ABC转运蛋白家族典型的结构特征,如对底物转运具有重要功能的Walker A、Walker B及D、H、P、Q-Loop等特征序列。CsPgp主要在二化螟幼虫期表达,在3—4龄幼虫中具有最高的表达量,在蛹期和成虫期的表达量较低。组织表达分析表明,CsPgp主要高表达于二化螟的前肠和中肠组织,在后肠、脂肪体、马氏管等其他组织中的表达量较低。相比于对照,使用LC和LC剂量氯虫苯甲酰胺分别处理二化螟3龄幼虫12 h和24 h后,CsPgp的表达量未发生显著变化。但在处理36 h后,LC处理组试虫中CsPgp显著上调表达,而LC处理组试虫中CsPgp则显著下调表达。使用低剂量0.05 mg·L的阿维菌素处理二化螟试虫12 h后,相比于对照,CsPgp显著下调表达,在处理24 h和36 h后CsPgp的表达水平没有发生显著变化,使用0.15 mg·L的阿维菌素处理二化螟试虫24 h和36 h后Cs Pgp被显著诱导上调表达。对CsPgp的5′端转录调控区的序列分析发现,在转录调控区中预测到多个转录因子结合位点,其中包括5个潜在的CncC结合位点。【结论】二化螟CsPgp在重要解毒代谢组织中肠中高表达,并且能够被杀虫剂氯虫苯甲酰胺和阿维菌素诱导表达,表明CsPgp可能参与对氯虫苯甲酰胺和阿维菌素的解毒代谢。CsPgp 5′端转录调控区中含有多个转录因子CncC结合位点,可能对CsPgp的转录表达具有重要调控作用。推测在氯虫苯甲酰胺或阿维菌素胁迫下,CsPgp可能受到转录因子CncC的转录调控并参与对氯虫苯甲酰胺或阿维菌素的解毒代谢。