褐飞虱铁蛋白基因的功能分析

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褐飞虱(Nilaparvata lugens Stal)是极具破坏性的水稻害虫。铁蛋白广泛存在于真核细胞生物中,对生物的生长发育具有重要作用。本研究对褐飞虱铁蛋白基因进行了功能研究,为褐飞虱防控提供了新思路。本论文鉴定了三个褐飞虱铁蛋白基因,即NlFer1、NlFer2和Nlsoma-Fer。通过RNA干扰(RNAi)技术,探究了NlFer1、NlFer2和Nlsoma-Fer对褐飞虱生长发育以及生殖的影响,取得的主要结果如下:(1)时空表达模式表明,这三个基因在褐飞虱整个生命周期中均有所表达,并且均在肠道的表达量最高;(2)RNA注射干扰实验表明,沉默Nlsoma-Fer仅导致褐飞虱若虫低于14%的死亡率且无任何异样表型,而沉默NlFer1或NlFer2均导致了二、三龄若虫100%的死亡率以及四、五龄若虫>60%的死亡率,所有处理组的若虫均表现为发育停滞,同时伴随部分黑化和蜕皮死的表型;(3)沉默初羽化雌成虫的NlFer1或NlFer2均使得其卵母细胞发育受阻,从而造成显著减少的产卵量和零孵化率;(4)RNAi浓度梯度实验表明,褐飞虱对dsNlFer1和dsNlFer2均表现为高敏感性,每头褐飞虱三龄若虫仅注射0.625 ng的dsRNA即可导致其>90%的死亡率;(5)双链RNA饲喂实验证实了褐飞虱口服dsNlFer1和dsNlFer2的可行性。本研究表明,NlFer1和NlFer2对褐飞虱的生长发育和繁殖至关重要。同时,根据饲喂dsNlFer1和dsNlFer2的可行性推测,这两种肠道高表达基因有望成为应用于转基因水稻的靶标基因。
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