硃砂葉蟎GSTs基因鑑定及其代謝功能分析

《硃砂葉蟎GSTs基因鑑定及其代謝功能分析》是依託西南大學，由申光茂擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：硃砂葉蟎GSTs基因鑑定及其代謝功能分析
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：申光茂
• 依託單位：西南大學

項目摘要

谷胱甘肽S-轉移酶(GSTs)是一類多功能家族酶，在害蟎的解毒代謝中起著重要作用，廣泛參與了和抗藥性有關的代謝過程。因此，本研究以果蔬重要害蟎硃砂葉蟎為研究對象，通過分子生物學和生物化學等研究手段，大規模克隆硃砂葉蟎GSTs基因，通過序列解析明確其分子生物學特徵；利用qPCR的方法檢測這些基因在不同蟎態的基本表達特徵以及對藥劑刺激的應激表達模式；建立硃砂葉蟎RNAi的技術體系，沉默可能在解毒代謝中起重要作用的基因，並通過生物測定分析基因沉默對抗藥性變化的影響。同時利用昆蟲細胞表達系統進行GSTs基因的異源表達，檢測重組蛋白的代謝功能。最終從基因和蛋白質水平闡明GSTs對硃砂葉蟎抗藥性的影響，補充和完善硃砂葉蟎抗性機制的研究，並為硃砂葉蟎的抗性治理提供理論依據。

結題摘要

硃砂葉蟎是我國蔬菜、棉花等重要經濟作物上的主要害蟎。該蟎的防治多年來一直以施用化學農藥為主，但是由於其具有世代周期短，繁殖能力強等特點，導致該蟎的抗藥性發展十分迅速。因此明確硃砂葉蟎的抗性產生機制對開展有效的抗性治理具有重要意義。谷胱甘肽S-轉移酶(GSTs)是一種多家族的解毒代謝酶，廣泛參與了生物對各種有毒物質的代謝過程。本項目在硃砂葉蟎轉錄組數據的基礎上，利用PCR的方法擴增獲得了13個GSTs基因的完整開放閱讀框，通過序列分析以及構建基因系統發育樹，發現其中5個基因屬於GSTs的delta家族，8個基因屬於GSTs的mu家族。比對分析發現它們的序列在硃砂葉蟎對甲氰菊酯敏感、抗性品系間沒有出現點突變現象，並且基因的表達也沒有明顯差異，但是經亞致死劑量的甲氰菊酯誘導後，有5個基因的表達量在抗性品系中出現了顯著性上升，據此推測硃砂葉蟎GSTs的可誘導性可能與其抗藥性有關。在建立適用於硃砂葉蟎的RNAi操作體系的基礎上，以其中相對表達量最高的TcGSTM7基因為重點研究對象，利用飼餵法導入dsRNA干擾了TcGSTM7在硃砂葉蟎體內的表達，定量檢測表明沉默效率達到48%，隨後進行生物測定發現，抑制TcGSTM7的表達後硃砂葉蟎對甲氰菊酯的敏感性顯著上升，進一步證明TcGSTM7的表達與硃砂葉蟎對甲氰菊酯的抗性相關。在蛋白水平通過構建TcGSTM7編碼蛋白的三維結構模型，利用原核表達技術成功獲得了TcGSTM7重組蛋白。對分離純化後的重組蛋白進行酶活檢測，結果顯示該蛋白具有GSTs的催化活性，且酶活抑制實驗結果表明該活性可被甲氰菊酯抑制。以上結果均證明TcGSTM7在硃砂葉蟎對甲氰菊酯的代謝過程中起作用。同時，本研究基於飼餵法建立了適用於葉蟎的RNAi技術體系，為圍繞RNAi開發新型葉蟎防控技術奠定了基礎，將TcGSTM7作為RNAi的靶標可緩減硃砂葉蟎對甲氰菊酯抗藥性的產生。