轉錄因子fork head對甜菜夜蛾幾丁質合成的調控作用研究

《轉錄因子fork head對甜菜夜蛾幾丁質合成的調控作用研究》是依託杭州師範大學，由唐斌擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：轉錄因子fork head對甜菜夜蛾幾丁質合成的調控作用研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：唐斌
• 依託單位：杭州師範大學

項目摘要

幾丁質合成是昆蟲的一個重要生理生化過程，幾丁質合成酶基因（CHS）在昆蟲發育、蛻皮和變態、以及繁殖等生命過程中非常重要。然而，轉錄因子在轉錄水平上對幾丁質合成的調控作用尚知甚少。本項目擬以重要害蟲-甜菜夜蛾為研究對象,在前期克隆CHS基因啟動子和篩選獲得轉錄因子fork head的基礎上，研究fork head的組織和發育表達特性，表達獲得重組蛋白後採用凝膠阻滯分析實驗(EMSA)，以及pGL3-SeCHS雙螢光素酶報告系統鑑定fork head為甜菜夜蛾CHS基因的重要轉錄因子,並注射fork head的dsRNA或siRNA到甜菜夜蛾體內，檢測CHS和幾丁質酶基因（CHi）mRNA和蛋白水平上表達的變化，觀察幾丁質結構及測定幾丁質含量變化,闡明fork head對幾丁質合成的調控作用，為通過調控害蟲的生長發育來控制害蟲奠定基礎。

結題摘要

幾丁質合成是昆蟲的一個重要生理生化過程，幾丁質合成酶基因（CHS）在昆蟲發育、蛻皮和變態、以及繁殖等生命過程中非常重要。然而，轉錄因子在轉錄水平上對幾丁質合成的調控作用尚知甚少。為了從轉錄調控水平研究篩選關鍵的轉錄因子，研究轉錄因子調控昆蟲的發育過程，明確相關的轉錄因子對昆蟲幾丁質合成及對蛻皮和變態過程的調控作用非常必要的。叉頭框（forkhead box，Fox）蛋白屬於“螺旋-轉角-螺旋”類蛋白的一個亞群，是一類從酵母到人類都廣泛存在的重要轉錄因子。Fox家族蛋白功能涉及胚胎髮育、細胞周期調控、糖類和脂類代謝、生物衰老、免疫調節等多種生物學過程，其突變和表達異常與發育畸形、代謝性疾病以及腫瘤發生有關。本項目主要採用分子生物技術和RNAi技術等方法和手段，採用同源克隆結合RACE技術獲得了甜菜夜蛾的一個關鍵轉錄因子forkhead，並對其在甜菜夜蛾幾丁質合成中的功能進行了研究。主要內容包括：forkhead的克隆及組織和發育表達特性研究；forkhead作為甜菜夜蛾幾丁質合成酶關鍵轉錄因子的鑑定；研究的重點為forkhead對幾丁質合成的調控作用。研究結果發現：（1）轉錄因子forkhead蛋白擁有兩個非常保守的結構域，分別長達85個胺基酸和21個胺基酸；其在腦組織、脂肪體、中腸、表皮、馬氏管和精巢等組織都有較高表達，並且該轉錄因子在甜菜夜蛾不同發育階段的脂肪體和整體的表達情況不同；Southern Blot分析顯示forkhead為單拷貝基因。（2） EMSA和pGL3報告基因活性鑑定結果顯示fork head為甜菜夜蛾幾丁質合成酶B的轉錄調控因子。（3）注射dsSeFox 能夠有效抑制forkhead水平上的表達，其中蛻皮畸形率達到26.2%，而白化表型達到69.1%；幾丁質合成通路中的HK、CHSA和CHSB在mRNA水平上的表達都受到抑制，其中HK基因在RNAi後12h和48h顯著下降，CHSA在24h和120h顯著下降，CHSB在36h後的表達一直顯著低於對照組的表達。研究結果闡明forkhead 對幾丁質合成的調控作用，為通過調控害蟲的生長發育來控制害蟲奠定基礎。相關研究為深入研究從轉錄因子水平上調控害蟲的發育，篩選合適的靶標基因控制害蟲提供了理論依據，對指導甜菜夜蛾等害蟲的生物防治和控害效果與機理研究具有一定指導意義。