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始红蝽唾液蛋白的鉴定与功能初探

始红蝽唾液蛋白的鉴定与功能初探

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作者：林倩浙江大学

学位级别：硕士

始红蝽(Pyrrhocoris apterus)是取食干燥种子的多食性刺吸式半翅目昆虫。近年来,它在全球范围内迅速扩散,可能对农业生产和生态环境产生巨大潜在危害。始红蝽在取食过程中会分泌胶状唾液和水状唾液。胶状唾液围绕口针分泌,且快速固化为... 详细信息

始红蝽(Pyrrhocoris apterus)是取食干燥种子的多食性刺吸式半翅目昆虫。近年来,它在全球范围内迅速扩散,可能对农业生产和生态环境产生巨大潜在危害。始红蝽在取食过程中会分泌胶状唾液和水状唾液。胶状唾液围绕口针分泌,且快速固化为唾液鞘,起到保护口针和帮助定位的作用。水状唾液会在取食过程中间歇性分泌,有降解植物的次生代谢物质、润滑等作用。尽管对于取食植物韧皮部和取食鲜血的刺吸式昆虫的唾液蛋白成分已经有了广泛的研究,但是对于取食种子的刺吸式昆虫唾液蛋白的研究相对较少。本文利用液相色谱-串联质谱仪(LC-MS/MS)技术对始红蝽的胶状唾液和水状唾液的蛋白成分进行鉴定,并选取了8个候选唾液蛋白进行功能分析,以期更深入地探究唾液蛋白在刺吸式昆虫取食干燥种子过程中的功能。本文主要研究结果如下:(1)通过质谱分析,得到了141种胶状唾液蛋白和55种水状唾液蛋白,其中有31种蛋白是水状唾液和胶状唾液共有的,110种蛋白是胶状唾液特有,24种蛋白是水状唾液特有。本文对89个唾液蛋白进行了功能注释,它们大多可归类到消化酶、氧化还原酶、核苷酸结合蛋白、脂质转运蛋白等类别。在胶状唾液中,卵黄蛋白(vitellogenin)的丰度最高,有33个唯一肽段。在水状唾液中,未知蛋白(Pyap00120)和漆酶(laccase)的丰度最高,分别有8个和6个唯一肽段。(2)通过RNA-seq技术测定了始红蝽唾液腺的转录组,通过转录组学分析,预测到306个分泌蛋白,包括类弹性蛋白(resilin like)、氧化还原酶(oxidoreductase)、气味结合蛋白(odorant-binding proteins)等,其中50个蛋白与质谱鉴定重合。(3)利用RNA-seq技术,分析了始红蝽唾液蛋白的时空表达模式,发现质谱鉴定得到的165种蛋白中,有66种蛋白在唾液腺中特异性表达,20种蛋白基因在中肠中特异性表达。此外,发现大多数唾液蛋白表达水平在卵期最低,一龄若虫时次之,而在成虫期有较高的表达水平。(4)本文对在唾液腺高度表达,且在若虫和成虫阶段都有较高的表达量的8种唾液蛋白进行了进一步功能研究。通过对始红蝽的4龄初若虫进行RNA干扰,发现沉默这些候选蛋白基因后,始红蝽无法正常取食,沉默20天后大量死亡,说明这8种唾液蛋白对始红蝽的食性适应性具有重要作用。本文对始红蝽的唾液蛋白的成分解析以及功能初探,为了解半翅目昆虫的食性演变以及种群扩增提供了重要信息。

关键词：始红蝽胶状唾液水状唾液唾液腺蛋白组学转录组 RNA干扰

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