大蜡螟嗅觉相关基因鉴定、序列特征与表达模式分析

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大蜡螟Galleria mellonella是危害养蜂业的重要害虫之一,其幼虫咬食巢脾,导致蜜蜂“白头蛹”,严重时造成蜂群飞逃。昆虫的嗅觉在寻找寄主、配偶、产卵场所以及躲避天敌中均起着至关重要的作用,因此,阐明大蜡螟嗅觉基因在其生理过程中的功能,可为开发新型引诱剂和驱避剂等行为调控剂提供理论基础。目前已知昆虫参与嗅觉过程的基因主要有:气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)、化学感受蛋白(chenmosensory proteins,CSPs)、气味受体(odorant receptors,ORs)、离子型受体(ionotropic receptors,IRs)、感觉神经元膜蛋白(sensory neuron membrane proteins,SNMPs)和气味降解酶(odorant-degrading enzymes,ODEs)等。本实验在前人的研究基础上,通过高通量测序技术对大蜡螟成虫触角进行转录组测序,从转录组中鉴定嗅觉相关基因,并利用实时荧光定量PCR技术分析其中一些基因的组织表达模式。取得结果如下:1.大蜡螟触角转录组测序对大蜡螟雌雄成虫触角进行了转录组测序,从雄蛾和雌蛾触角转录组中分别获得73.8 Mb和73.9 Mb的原始序列(raw reads)。该数据已上传至NCBI的SRA数据库,登录号分别为SRR8307568和SRR8307567。将雌雄蛾触角的raw reads汇总后进行拼接,一共得到42544条单一基因(unigenes),其中有14481条unigenes(占unigenes总数的34%)与NCBI非冗余(NR)数据库中其它物种的基因具同源性。此外,有8887条unigenes(占unigenes总数的20.9%)能够在基因本体(Gene Ontology,GO)数据库中获得功能注释信息。2.大蜡螟嗅觉相关基因鉴定与序列分析利用同源检索的方法,从大蜡螟触角unigenes数据集中鉴定了共计105个嗅觉相关基因,包括21个气味结合蛋白(OBPs)基因、18个化学感受蛋白(CSPs)基因、43个气味受体(ORs)基因、18个离子型受体(IRs)基因、2个感觉神经元膜蛋白(SNMPs)基因和3个醛氧化酶(AOXs)基因。在此基础上,利用多种生物信息学软件对这些基因及其编码的蛋白质的序列特征、系统进化关系、基序(motif)模式和基因组定位等进行了分析。3.大蜡螟嗅觉相关基因的组织表达模式分析利用实时荧光定量PCR技术分析了大蜡螟14个嗅觉相关基因在雌、雄成虫不同组织中的相对表达模式,发现Gmel OBP18、Gmel OBP20、Gmel OR48、Gmel OR49、Gmel IR50和Gme IR1.2在雌成虫触角中的表达量显著高于雄虫触角,而Gmel OBP19、Gmel OBP21、Gmel OR46、Gmel OR47和Gme IR64a在雄成虫触角中的表达量显著高于雌成虫触角。在3个醛氧化酶基因(AOXs)中,Gmel AOX2高量表达于雌雄成虫触角,且在触角中的表达量显著高于其它组织,推测可能与醛类气味分子降解有关。Gmel AOX1和Gmel AOX3的表达没有组织特异性。
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