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小菜蛾Plutella xylostella(L.)是世界性的十字花科植物专食性害虫,是一种适应性很强的害虫,已经对几乎所有生产上使用的化学农药和生物农药Bt产生了显著抗性。ABC转运蛋白(ATP-binding cassette transporters)是一大类跨膜转运蛋白,能够跨膜转运一系列物质。越来越多的研究表明ABC转运蛋白是继细胞色素P450单加氧酶、羧酸酯酶、谷胱甘肽硫转移酶之后又一类重要的杀虫剂解毒蛋白,近年来受到广泛关注。本研究从小菜蛾基因组中鉴定获得82个ABC转运蛋白基因,细分为A、B、…、H等8个亚家族,这8个亚家族依次含有15、14、21、3、1、3、19和6个成员。同时我们还发现其它19个ABC转运蛋白的短片段,它们与其它物种的ABC转运蛋白具有较高的同源性,但是这些基因不包括ABC的主要结构域NBD。小菜蛾82个ABC基因分布在59个scaffolds上,其中42个基因分布在19个scaffolds上,每个scaffold上至少含有2个基因,其余的40个分布在不同的scaffolds上。小菜蛾ABC转运蛋白的全长范围从124到2714个氨基酸组成,有两个基因达到3796和4008个氨基酸,这两个基因同属于ABCA亚家族。小菜蛾ABC转运蛋白基因的外显子数目为2到73,表明ABC转运蛋白基因结构的复杂性。经MEME在线分析,小菜蛾ABC保守基序有Walker A、Walker B、Signature C、Q-loop、D-loop 和 H-loop。在小菜蛾中,ABCA、ABCC 和 ABCH亚家族存在基因扩张现象。为了进一步了解ABC转运蛋白各亚家族的特征及进化关系,本研究对果蝇、小菜蛾、家蚕、二斑叶螨和人类5个物种进行了比较分析。发现小菜蛾的很多ABC转运蛋白基因与其它物种已知具有特定功能的ABC转运蛋白基因具有很高的同源性;小菜蛾的这些基因是否也具有同样的功能,有待进一步研究。同时,该研究分析了 82个ABC转运蛋白基因在小菜蛾敏感品系不同发育阶段及组织的表达模式,并研究了这些基因在不同品系中的差异表达情况。RPKM数据显示,ABCD、ABCE及ABCF亚家族的成员虽然少,但在各个时期和组织的表达量非常高,可能在小菜蛾的各个发育阶段具有较为保守的功能。3个ABCC基因 CCG002415.1、CCG002416.1(ABCC2)和 CCG008256.1在敏感品系 4 龄幼虫的中肠明显偏好表达,推测与解毒寄主植物的化学防御物质有关。通过与敏感品系比较,本研究还发现了大量在氟虫腈和毒死蜱抗药性品系中差异表达的基因。CCG002418.1、CCG008999.2、CCG009835.1、CCG002416.1(ABCC2)和CCG002419.1等5个ABCC基因在2个抗性品系3龄幼虫中显著上调表达。1个ABCH基因(CCG014955.1)在敏感品系中几乎不表达,在2个抗性品系中明显上调表达。本研究利用qRT-PCR验证了 18个小菜蛾ABC基因的表达模式,证实了数字表达谱分析结果的可靠性。本研究鉴定并阐述了小菜蛾基因组中ABC转运蛋白基因家族及其成员的数量、分布、进化关系和表达模式,初步探讨了它们与抗药性形成之间的关系。研究结果可为进一步研究ABC转运蛋白介导昆虫抗药性形成及其解毒机制提供必要的理论依据,对改进小菜蛾以及其它农业害虫的抗性监测和治理策略也具有指导意义。