飞蝗内表皮结构糖蛋白基因LmAbd-2的表达与功能分析

摘要：

[目的]分析飞蝗(Locusta migratoria)内表皮结构糖蛋白(endocuticle structural glycoprotein)基因LmAbd-2的序列特征和表达特性,利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术结合Hematoxylin and eosin (H&E)染色方法以及透射电镜(transmission electron microscopy,TEM)技术探究其生物学功能,探讨其对飞蝗内表皮发育的影响.[方法]基于课题组飞蝗转录组数据库获得LmA bd-2的cDNA编码序列,并克隆验证.利用ExPASy工具翻译LmAbd-2氨基酸序列,然后利用SignaIP4.1Server和SMART软件分别对其信号肽和结构域进行分析;利用NetOGlyc4.0 Server对其糖基化位点进行预测,使用GENEDOC软件进行多序列比对,并利用MEGA 6.0软件中neighbor-joining(NJ)方法与其他昆虫同源序列进行聚类分析.采用荧光定量PCR(reversetranscription quantitative PCR,RT-qPCR)分析LmAbd-2在飞蝗5龄第2天不同组织以及4龄(N4D1-N4D6)、5龄(N5D1-N5D8)和成虫(AD1-AD4)表皮不同发育时期表达模式.采用RNAi技术结合H&E染色方法以及TEM技术观察干扰LmAbd-2后对飞蝗生长发育和表皮结构的影响.[结果]序列分析结果显示,飞蝗LmAbd-2cDNA编码序列长为683 bp,开放阅读框为459 bp,编码152个氨基酸;功能域分析发现LmAbd-2含有1个信号肽和1个几丁质结合域(chitin binding domain 4,ChtBD4),属于CPR家族RR-1亚类;序列比对分析发现其在物种间具有较高的保守性,其中与沙漠蝗(Schistocerca gregaria)SgAbd-2序列相似度为92.5％,且在N末端含有一个保守基序PTPPPIP,其中第2位苏氨酸为糖基化位点;系统发育分析结果显示LmAbd-2与SgAbd-2聚为一支,亲缘关系最近;RT-qPCR分析结果显示LmAbd-2在体壁中高表达,且在蜕皮后(内表皮形成时期)高表达;沉默LmAbd-2后飞蝗没有肉眼可见的表型,但H&E染色结果显示与对照组相比飞蝗表皮层变薄,进一步超微结构分析发现内表皮片层结构减少.[结论]LmAbd-2是一种内表皮结构糖蛋白,属于CPR家族RR-1亚类,其编码基因主要在体壁中高表达,而且在飞蝗4龄、5龄和成虫内表皮形成时期呈周期性表达;RNAi试验表明,LmAbd-2在飞蝗蜕皮过程中参与内表皮的形成.

关键词：飞蝗、内表皮、糖蛋白、LmAbd-2、RNA干扰

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资助基金：国家自然科学基金31702067,31640075;山西省青年科学基金201601D021102

在线出版日期：2019-04-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：651-660