核受体基因TcHR96调控朱砂叶螨对丁氟螨酯抗药性形成

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朱砂叶螨(Tetranychus cinnabarinus)是一种分布广泛、危害性大且难于防治的重要农业害螨。由于目前的害螨防治主要以化学药剂为主,使得朱砂叶螨对大量杀螨剂已经产生抗药性。丁氟螨酯是一种新型的苯酰乙腈类杀螨剂,同时也是一种半酯酶依赖性前体杀螨剂,已经被广泛运用于田间害螨防治。目前,朱砂叶螨丁氟螨酯抗药性主要由解毒酶活性增强引起,而包括核受体在内的转录因子则通过对靶基因的转录调控作用参与药物的解毒代谢过程。HR96基因是核受体超家族中的一员,已有研究表明HR96对抗药性的形成至关重要。本研究基于前期朱砂叶螨转录组数据和二斑叶螨基因组数据库,对朱砂叶螨一条TcHR96调控抗药性进行了系统研究,具体的研究结果如下:1.克隆获得朱砂叶螨的一条核受体HR96基因,该基因c DNA全长1506bp,编码501个氨基酸,预测的蛋白分子量为56.88 KDa,理论等电点为6.55,命名为TcHR96。生物信息学分析表明,TcHR96具有核受体家族保守的LBD和DBD结构域,属于NR1J家族,且该基因与二斑叶螨tetur36g00260为同源基因。2.通过q PCR对TcHR96在朱砂叶螨不同品系和药剂诱导下m RNA表达模式进行分析,结果显示,在甲氰菊酯抗性品系(Fe R)中TcHR96表达量与敏感品系(SS)无显著差异,但在丁氟螨酯抗性品系(Cy R)中,TcHR96表达量是敏感品系(SS)的18.2倍;分别经LC10和LC25两个浓度的丁氟螨酯诱导后,SS和Cy R品系的TcHR96的表达量与对照均无显著差异。3.采用叶碟饲喂法对TcHR96进行RNAi研究,结果显示在SS品系中,TcHR96的沉默效率为59%,丁氟螨酯对朱砂叶螨的LC50由干扰前的2.9mg/L下降至1.5mg/L;在Cy R中,TcHR96的沉默效率为80%,丁氟螨酯的LC50由干扰前的253.3mg/L显著下降至68.4mg/L。TcHR96的RNAi可使丁氟螨酯抗性倍数由87倍下降至43倍,表明TcHR96对朱砂叶螨丁氟螨酯抗性的形成至关重要。4.构建了p Cold II-TcHR96、p ET 28a-TcHR96、p ET 30a-TcHR96和p Cold SUMO-TcHR96等四个载体,原核表达结果显示TcHR96均以包涵体形式存在;随即采用稀释复性的方法,对p Cold II-TcHR96包涵体进行复性,最后成功获得了TcHR96的可溶性蛋白。5.采用DARTS方法,检测了TcHR96重组蛋白与丁氟螨酯和AB-1(丁氟螨酯在螨体内的活化产物)的结合能力(以甲氰菊酯为对照药剂),结果显示丁氟螨酯和AB-1处理均表现出明显的保护性条带,表明丁氟螨酯和AB-1都能够与TcHR96蛋白与结合。继而用微量热泳动(MST)方法测定出TcHR96与丁氟螨酯结合的Kd值为234μM,与AB-1结合的Kd值为130μM。6.结合RNAi及转录组测序技术,获得了3条TcHR96潜在调控的下游解毒酶基因:TcGSTd08、TcGSTm02和TcGSTm09。克隆获得了一条丁氟螨酯抗性基因TcGSTm02的启动子序列并预测到了两个潜在的核受体转录因子结合位点。借助荧光素酶报告基因系统研究了TcHR96对TcGSTm02基因启动子的调控作用,结果显示共转染TcHR96和TcGSTm02基因启动子后,荧光活性显著大于对照组(2.87倍),初步明确了TcHR96对TcGSTm02的调控作用。
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