飛蝗幾丁質合成酶基因啟動子鑑定及其轉錄調控研究

《飛蝗幾丁質合成酶基因啟動子鑑定及其轉錄調控研究》是依託山西大學，由劉曉健擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：飛蝗幾丁質合成酶基因啟動子鑑定及其轉錄調控研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉曉健
• 依託單位：山西大學

項目摘要

幾丁質合成酶（Chitin synthase，CHS）是昆蟲幾丁質合成過程中的關鍵酶之一，由於高等動物不存在該酶，被認為是設計安全高效殺蟲劑的潛在靶標。本項目在已克隆得到飛蝗LmCHS1和LmCHS2基因cDNA序列的基礎上，進一步深入探討LmCHSs啟動子的結構、功能及轉錄調控機制。主要內容包括：（1）運用染色體步移法克隆LmCHSs基因啟動子區，並用相關軟體分析其特徵；（2）構建一系列CHSs基因啟動子5′缺失片段的重組螢光素酶報告基因質粒，轉染昆蟲細胞，測定螢光素酶活性，確定各個啟動子元件在基因轉錄調控中的作用；（3）採用凝膠電泳遷移率和染色質免疫沉澱方法，對預測的轉錄因子結合位點進行驗證；（4）過表達和沉默關鍵轉錄因子後，檢測CHSs基因啟動子活性或mRNA表達變化，闡明飛蝗LmCHSs基因轉錄調控的分子機制。研究結果將豐富昆蟲CHSs的理論體系，並為飛蝗的有效控制提供科學依據。

結題摘要

飛蝗是世界性重要農業害蟲，目前在蝗蟲防治工作中，仍以化學殺蟲劑為主要手段，化學殺蟲劑的大量使用，給生態環境帶來嚴重污染，對人類的健康也構成威脅，研發環境友好型殺蟲劑對防蝗治蝗工作具有重要意義。昆蟲生長發育過程中的蛻皮現象依賴於體內幾丁質合成和降解的精確調控，由於高等動物體內不含有幾丁質，因此幾丁質代謝途徑中的關鍵酶被認為是設計新型農藥的潛在靶標，正日益受到人們的關注。幾丁質合成酶（Chitin synthase，CHS）是昆蟲幾丁質合成過程中的關鍵酶之一，本項目在已克隆得到飛蝗LmCHS1和LmCHS2基因cDNA序列的基礎上，進一步深入探討LmCHSs啟動子的結構、功能及轉錄調控機制。主要研究結果如下：（1） 已獲得飛蝗 LmCHS1和 LmCHS2基因組gDNA序列和啟動子區序列，並運用相關軟體對其特性進行了分析；（2）測定飛蝗4齡-5齡-成蟲每一天的蛻皮激素20E滴度，並發現蛻皮激素調控飛蝗幾丁質合成關鍵基因LmUAP1的表達，不影響LmCHS1和LmCHS2基因的表達；（3）通過螢光素酶活性實驗，確定轉錄因子HR3在LmCHS1基因轉錄調控中起重要作用；（4）沉默關鍵轉錄因子HR3後，檢測LmCHS1基因mRNA表達下調，幾丁質合成量減少；（5） LmCHS2基因受飛蝗進食的影響，飢餓處理後LmCHS2的表達被顯著抑制，重新進食後，其表達量快速上調；（6）LmCHS1和LmCHS2的多克隆抗體製備，目前已純化獲得大量目的蛋白。研究結果豐富了昆蟲CHSs的理論體系，同時為進一步基於幾丁質合成途徑設計新型殺蟲劑，實現蝗蟲有效控制提供科學依據。本課題在國內外重要學術期刊發表研究論文5篇，其中SCI論文3篇，國核心心期刊2篇，主持人以第二參加人獲得山西省科學技術獎自然科學類二等獎，培養碩士生2人。