褐飞虱核受体基因NlE75的分子特性和功能分析

李凯龙; 王鑫; 马明勇; 彭兆普; 陈昂; 陈武瑛; 罗香文; 刘勇; 张德咏; 《昆虫学报 》 2023 北大核心 CSCD

摘要：【目的】蜕皮激素通过信号级联反应调节昆虫的蜕皮和变态过程，而核受体基因E75是信号通路的早期响应基因。本研究旨在分析褐飞虱Nilaparvata lugens NlE75的分子特性及生物学功能，为褐飞虱的防治和新农药的开发提供新分子靶标。【方法】本研究基于序列比对和同源检索以及褐飞虱转录组数据获得NlE75的cDNA序列，并利用RT-PCR和RACE技术对其进行cDNA克隆；利用生物信息学软件预测分析NlE75编码蛋白的结构特性；利用MEGA5.0邻接法（neighbor-joining, NJ）构建系统进化树。利用RT-qPCR检测NlE75及其转录本在褐飞虱不同发育阶段（卵、1-5龄若虫和成虫）、5龄若虫不同组织（头、胸、腹、表皮、翅芽、脂肪体、中肠和足）中和3龄若虫被注射0.2μg/头20-羟基蜕皮激素（20-hydroxyecdysone, 20E）后的表达谱。通过注射法进行RNAi敲降褐飞虱3龄若虫20E合成关键基因NlCYP314A1后，利用RT-qPCR检测3龄若虫中NlE75的表达量；通过注射法进行RNAi下调3和5龄若虫NlE75及3龄若虫中其转录本的表达后，利用RT-qPCR检测3龄若虫中NlE75及其转录本的表达量，观察敲降NlE75对褐飞虱3和5龄若虫蜕皮和变态的影响，分析NlE75的5个转录本的相互调控关系。【结果】克隆获得褐飞虱NlE75的5个转录本，分别命名为NlE75A,NlE75B,NlE75C,NlE75D和NlE75E（GenBank登录号分别为ON086330, ON086331, ON086332, ON086333和ON086334）,其编码蛋白均具有典型的核受体保守结构域；系统进化分析发现其与人体虱Pediculus humanus corporis和德国小蠊Blattella germanica的E75蛋白聚在一起。RT-qPCR结果显示，NlE75基因5个转录本具有不同的发育和组织表达特性；NlE75A和NlE75D的表达量在褐飞虱各发育阶段均较低，NlE75A,NlE75B和NlE75C的表达动态与NlE75一致，NlE75D在4龄和5龄蜕皮前表达量增至最高，而NlE75E在成虫中的表达量最高；NlE75 5个转录本在5龄若虫各个组织中均有表达，但NlE75B,NlE75C,NlE75D和NlE75E在足中高表达，而NlE75A在脂肪体中高表达。20E诱导后4和8 h时，处理组NlE75的表达量较对应的对照组分别上调了4.7和5.0倍，而RNAi干扰褐飞虱NlCYP314A1后48 h时处理组NlE75的表达量较对照组（注射dsGFP）极显著下调了47.8%; RNAi结果表明在3龄若虫中注射dsNlE75后导致褐飞虱蜕皮困难，出现畸形虫体；在5龄若虫中注射dsNlE75导致褐飞虱变态终止，出现畸形虫体；3和5龄若虫注射dsNlE75均无法完成蜕皮过程并最终100%死亡。只有对5个转录本均干扰后才出现畸形表型，而对单一转录本干扰后则不出现畸形表型，说明NlE75基因5个转录本之间存在着复杂的调控关系。【结论】褐飞虱中NlE75基因具有5个转录本，具有不同的发育和组织表达特性；RNAi结果表明，NlE75基因5个转录本存在明显的功能冗余现象，NlE75基因在褐飞虱蜕皮过程发挥重要作用。

关键词： 褐飞虱 核受体 NlE75 转录本 RNAi 蜕皮