飞蝗几丁质合成酶2基因的表达特性、功能及调控

摘要：

【目的】几丁质合成酶（chitin synthase，CHS）是昆虫几丁质合成过程中的关键酶之一，由于高等动物不存在该酶，而被认为是设计安全高效杀虫剂的潜在靶标。论文在已克隆得到飞蝗几丁质合成酶2基因cDNA序列（LmCHS2，GenBank 登录号：GU067731）的基础上，进一步深入探讨该基因在不同发育时期的表达特性、功能及调控，为基于 RNA 干扰技术的飞蝗有效控制提供科学依据。【方法】根据已知LmCHS2基因核苷酸序列，设计特异性表达引物，运用RT-qPCR技术研究该基因在卵、若虫及成虫期的表达特性；体外合成LmCHS2的dsRNA后，分别注射至成虫期第1天的雌虫和雄虫，收集第5天的中肠样本提取RNA，反转录成cDNA后，采用RT-qPCR方法检测LmCHS2沉默效果。解剖飞蝗整个肠道后，观察中肠的形态变化及围食膜的完整性，探讨该基因在成虫期的生物学功能；饥饿处理飞蝗不同时间后，再重新进食，观察试虫肠道的变化，进一步运用RT-qPCR技术检测LmCHS2的表达。【结果】LmCHS2在飞蝗卵发育的前期和中期几乎没有可检测到的表达，卵发育后期表达量急剧上升，在4龄、5龄若虫和成虫期稳定表达；分别对羽化后第1天的雌、雄成虫注射d sCHS2，与对照组相比，处理组试虫LmCHS2表达量均显著下降，且取食量明显减少，雌虫和雄虫死亡率分别达78%和85%；解剖消化道后发现，注射 dsCHS2后飞蝗中肠几乎不含有食物，中肠和胃盲囊长度显著缩短；对中肠的组织学观察结果表明对照组飞蝗围食膜发育完整，而注射dsCHS2后围食膜被严重破坏甚至缺失；饥饿处理飞蝗48 h后，与对照组相比，饥饿组中肠几乎不含有食物，长度亦显著缩短。H&E染色结果表明，饥饿组围食膜被严重破坏，对照组围食膜结构完整，与RNAi的结果非常相似；重新进食后围食膜发育良好；饥饿处理24 h 和48 h 后LmCHS2的表达被显著抑制，重新进食0.5 h后，其表达量快速上调，表明进食影响LmCHS2的表达。【结论】LmCHS2参与中肠围食膜的形成，对飞蝗的生长发育至关重要，该基因的沉默影响中肠围食膜的完整性，使飞蝗对食物的消化吸收困难，最终因饥饿而死亡；此外，该基因的表达受飞蝗进食的调控。

关键词：飞蝗、几丁质合成酶2基因、表达特性、RNA干扰、调控

分类号：S436.43;Q966;S881.2

资助基金：国家自然科学基金;山西省高等学校留学回国人员科研项目;山西省科学技术发展项目

在线出版日期：2014-05-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：1330-1340