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小菜蛾Plutella xylostella是一种危害十字花科植物的农业害虫,具有分布范围广和容易产生抗药性的特点。菜蛾盘绒茧蜂Cotesia vestalis是小菜蛾幼虫的优势内寄生蜂,在小菜蛾的生物防治中起到了重要作用。菜蛾盘绒茧蜂成功寄生小菜蛾后会引起寄主幼虫发育的改变,如寄主发育历期延长、体重增长受抑制、变态受影响等。前期的研究发现,寄生蜂可以调控寄主的内分泌系统从而影响寄主发育。菜蛾盘绒茧蜂寄生小菜蛾后会引起寄主蜕皮激素水平的下降。蜕皮激素调控昆虫的生长、发育、蜕皮与变态等生理过程。蜕皮激素在前胸腺内的合成和释放受到一种重要的神经肽——促前胸腺激素PTTH的调控。PTTH产生于昆虫大脑内特异性神经元,其基因转录受到转录因子MEF2的调控。菜蛾盘绒茧蜂寄生能引起寄主PTTH表达的下调,但其分子机制尚不明确。因此,本论文以菜蛾盘绒茧蜂及其寄主小菜蛾为对象,研究菜蛾盘绒茧蜂寄生及其寄生因子(毒液、CvBV、畸形细胞)对小菜蛾幼虫PTTH转录的影响,探究其分子机制。研究结果整理如下:
(1)克隆获得了小菜蛾PTTH基因、启动调控区域及转录因子MEF2序列。根据小菜蛾基因组及转录组信息,克隆获得了小菜蛾PTTH基因序列,多重比对分析表明其蛋白质序列与鳞翅目昆虫PTTH的蛋白序列相似;还克隆获得了PTTH启动调控区域,通过与家蚕的同源比对等方式发现其中有MEF2的靶标序列,推测MEF2可能是PTTH的转录因子;克隆获得小菜蛾转录因子MEF2的基因序列,多重比对表明其有着保守的MADS-Box区域和MEF2结构域。RNAi干扰小菜蛾PTTH转录后发现小菜蛾幼虫发育历期延长;RNAi干扰小菜蛾MEF2后发现PTTH转录下调,初步确认小菜蛾MEF2为小菜蛾PTTH的转录因子。
(2)明确寄生对小菜蛾PTTH转录的影响,确定CvBV是影响小菜蛾PTTH转录的关键寄生因子。通过qPCR检测了未寄生小菜蛾幼虫PTTH的转录动态,发现3龄末期、4龄末期都有转录高峰;发现寄生、假寄生可以引起小菜蛾3龄末期、4龄末期的PTTH转录显著下降。通过qPCR检测注射不同寄生因子后的小菜蛾幼虫PTTH转录情况,发现菜蛾盘绒茧蜂病毒(CvBV)是影响小菜蛾PTTH转录的关键因子。通过测定和分析CvBV侵染前后的小菜蛾CNS转录组,发现CvBV可能是作用于转录因子MEF2的上游信号通路,从而影响PTTH转录水平;并发现有103个CvBV基因在小菜蛾CNS中表达,其中PTP基因家族有较高的转录丰度。
(3)明确CvBV27-9影响了小菜蛾PTTH转录,筛选了CvBV27-9可能作用于小菜蛾的靶点基因。分析了CvBV部分基因家族和基因对小菜蛾PTTH转录的影响,发现属于PTP基因家族的CvBV27-9可以引起小菜蛾PTTH转录下调;用Bac-to-Bac重组病毒粒子注射结合RNAi干扰,验证了CvBV27-9确实可以降低小菜蛾PTTH转录丰度。用酵母双杂系统,筛选其靶标基因,发现大部分靶标基因有酪氨酸磷酸化位点。
本论文的研究结果进一步明确了菜蛾盘绒茧蜂寄生及CvBV对小菜蛾PTTH信号通路的影响,深化了对寄生蜂调控寄主发育的认识,为今后进一步探明寄生蜂调控寄主的分子机制提供了基础。
(1)克隆获得了小菜蛾PTTH基因、启动调控区域及转录因子MEF2序列。根据小菜蛾基因组及转录组信息,克隆获得了小菜蛾PTTH基因序列,多重比对分析表明其蛋白质序列与鳞翅目昆虫PTTH的蛋白序列相似;还克隆获得了PTTH启动调控区域,通过与家蚕的同源比对等方式发现其中有MEF2的靶标序列,推测MEF2可能是PTTH的转录因子;克隆获得小菜蛾转录因子MEF2的基因序列,多重比对表明其有着保守的MADS-Box区域和MEF2结构域。RNAi干扰小菜蛾PTTH转录后发现小菜蛾幼虫发育历期延长;RNAi干扰小菜蛾MEF2后发现PTTH转录下调,初步确认小菜蛾MEF2为小菜蛾PTTH的转录因子。
(2)明确寄生对小菜蛾PTTH转录的影响,确定CvBV是影响小菜蛾PTTH转录的关键寄生因子。通过qPCR检测了未寄生小菜蛾幼虫PTTH的转录动态,发现3龄末期、4龄末期都有转录高峰;发现寄生、假寄生可以引起小菜蛾3龄末期、4龄末期的PTTH转录显著下降。通过qPCR检测注射不同寄生因子后的小菜蛾幼虫PTTH转录情况,发现菜蛾盘绒茧蜂病毒(CvBV)是影响小菜蛾PTTH转录的关键因子。通过测定和分析CvBV侵染前后的小菜蛾CNS转录组,发现CvBV可能是作用于转录因子MEF2的上游信号通路,从而影响PTTH转录水平;并发现有103个CvBV基因在小菜蛾CNS中表达,其中PTP基因家族有较高的转录丰度。
(3)明确CvBV27-9影响了小菜蛾PTTH转录,筛选了CvBV27-9可能作用于小菜蛾的靶点基因。分析了CvBV部分基因家族和基因对小菜蛾PTTH转录的影响,发现属于PTP基因家族的CvBV27-9可以引起小菜蛾PTTH转录下调;用Bac-to-Bac重组病毒粒子注射结合RNAi干扰,验证了CvBV27-9确实可以降低小菜蛾PTTH转录丰度。用酵母双杂系统,筛选其靶标基因,发现大部分靶标基因有酪氨酸磷酸化位点。
本论文的研究结果进一步明确了菜蛾盘绒茧蜂寄生及CvBV对小菜蛾PTTH信号通路的影响,深化了对寄生蜂调控寄主发育的认识,为今后进一步探明寄生蜂调控寄主的分子机制提供了基础。