红脂大小蠹触角转录组与嗅觉相关基因鉴定

来源 :安徽农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wanglx199085
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红脂大小蠹(Dendroctonus valens LeConte)是我国重大林业外来有害生物。目前,红脂大小蠹在我国迅速蔓延危害的趋势基本得到了遏制。但是,随着全球气候变化加剧,干旱、暖冬等恶劣气候因素等频繁发生,造成树势生长衰弱,对红脂大小蠹的扩散蔓延起了助推的作用,致使红脂大小蠹在局部地区出现反弹和继续蔓延的迹象。研究中已经证实,红脂大小蠹能够识别来自寄主、昆虫自身以及非寄主植物等的化学信号。因此,红脂大小蠹在我国的防控形势仍然十分严峻,迫切需要加强相关基础研究。故本实验利用高通量测序技术对红脂大小蠹触角进行测序,利用生物信息学技术对数据结果进行分析,鉴定红脂大小蠹嗅觉相关基因并且利用常用的生物技术对红脂大小蠹嗅觉相关基因的功能进行解析,为今后有效防治红脂大小蠹提供参考借鉴,主要结果如下:  1.转录组数据分析:  (1)转录组的测序产量统计:测序所得到数据产量约4.86G,一共产58,303,334转录体,能够组装成61,889基因,包括39,831 contigs和22,058个unigenes,其中大于500bp的序列占所有序列总数48.79%;  (2)转录组Unigenes的同源比对:在所有的22,058Unigenes中,有15,531个(70.40%)的Unigenes能够通过BlastX的方法(E-value<10-5)同源比对到NCBI数据库中的Nr(non-redundant)蛋白库中。其中有69.10%的Unigenes比对到赤拟谷盗中,随后依次是中欧山松大小蠹18.29%;  (3)预测蛋白的功能注释:在22,058个能够同源比对到其他物种中的Unigenes,有8743个(39.64%)基因的预测蛋白能够进行GO分类,由于一个Unigenes可以累计到不同的生物过程中,故累计归类到生物学过程(biological process)不同亚类的有38,416个次,归类到细胞组分(cellular component)不同亚类的有20,508个次以及11,016个次的Unigenes归类到分子功能(molecular function)不同亚类中.在8743个进行GO分类的Unigenes中,归类到与嗅觉相关的结合(binding,41.09%)和催化活性(catalytic activity,38.19%)亚类中的基因个数均较高。  2.红脂大小蠹嗅觉相关基因的鉴定:  (1)气味结合蛋白:从红脂大小蠹的触角转录组中鉴定得到21个气味结合蛋白(OBPs)基因,有18个为全长序列,具有完整的开放阅读框,在21个气味结合蛋白基因中,有20个气味结合蛋白基因序列与已知的鞘翅目气味结合蛋白基因有较高的相似性;  (2)化学感受蛋白:鉴定得到6个化学感受蛋白基因,4个为全长序列,具有完整的开放阅读框;  (3)气味受体及味觉受体:鉴定得到22个气味受体基因和4个味觉受体基因,仅有3个气味受体基因和1个味觉受体基因为全长序列,具有完整的开放阅读框。这些基因中有17个气味受体基因序列与已知的鞘翅目相比对,其中有6个红脂大小气味受体基因与中欧山松大小蠹的相似性超过87%;  (4)感觉神经元膜蛋白:从红脂大小蠹触角转录组数据分析中获得了4个感觉神经元膜蛋白基因。发现两个感觉神经元膜蛋白基因1( DvalSNMP1和DvalSNMP1a)且与中欧山松大小蠹的感觉神经元膜蛋白基因(DponSNMP1和DponSNMP1a)序列非常相似,且相似性达到94%和95%;  (5)离子型受体:我们同时发现3个离子型受体和8个离子型谷氨酸受体;  (6)同时也获得了155个气味降解酶相关的基因,包括66个酯酶,49个细胞色素P450,11个谷胱甘肽S-转移酶,14个醛脱氢酶,4个环氧化物水解酶(4个)和几种抗氧化酶。
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