中华稻蝗羧酸酯酶家族基因生物信息学及组织表达特异性分析

摘要：

【目的】对重要农业害虫中华稻蝗（Oxya chinensis）羧酸酯酶（carboxylesterases，Ces）家族基因进行生物信息学分析，并对部分基因的组织表达特性进行研究，为揭示中华稻蝗Ces基因功能及研发新的分子靶标提供依据。【方法】基于中华稻蝗转录组数据库，通过关键词搜索获得Ces基因序列，采用生物信息学方法进行比对拼接、氨基酸序列推导和开放阅读框分析，选择全长序列构建系统发育树，采用在线软件分析中华稻蝗Ces氨基酸序列结构、理化性质、信号肽和N糖基化位点等特征。采用实时定量PCR技术，通过geNorm 与Normfinder 软件分析4个候选内参基因β-肌动蛋白（β-actin）、延长因子（EF1α）、3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）和核糖体蛋白49（RP49）表达稳定性，筛选中华稻蝗5龄若虫不同组织部位最适内参基因并检测10个羧酸酯酶基因在不同组织部位相对表达量。【结果】从中华稻蝗转录组数据库搜索获得Ces基因cDNA片段180个，经筛选获得28个Ces基因全长序列进行生物信息学分析。推导的氨基酸序列与其他昆虫物种的聚类分析结果显示，中华稻蝗28个Ces分布于4个功能簇中，其中A簇直翅目和部分双翅目昆虫α酯酶（20个）、D簇表皮特异酯酶（2个）、E簇β酯酶（4个）和F簇非鳞翅目保幼激素酯酶（2个）。氨基酸序列分析结果显示，中华稻蝗大部分Ces的等电点（pI）均为偏酸性或弱酸性，pI为4.38—6.84，只有3个Ces的pI值偏碱性。中华稻蝗所有的Ces基因都具有N糖基化位点、N端保守的半胱氨酸残基及氧离子洞，信号肽预测结果表明19个Ces具有完整的信号肽；21个Ces具有典型的催化三联体S-E-H，其余7个Ces催化三联体发生了不同的替换。GeNorm与Normfinder分析结果显示，4个候选内参基因稳定性EF1α=RP49＞β-actin＞GAPDH。选择EF1α作为内参基因，RT-qPCR 结果显示10个羧酸酯酶基因在7个不同组织部位均有表达，其中OcCesA1、OcCesA6、OcCesA12、OcCesA14、OcCesA18和OcCesA19在中肠和胃盲囊高表达，此外OcCesA6、OcCesA18和OcCesA19还在马氏管高表达，OcCesA2在后肠高表达。OcCesD1在马氏管表达量最高，脂肪体和表皮次之；OcCesE1在胃盲囊表达量最高；OcCesF2在中肠表达量最高。【结论】基于中华稻蝗转录组数据库获得28个全长Ces基因，聚类分析结果显示，这些基因分布于4个功能簇中，其中分布于A簇的基因数目相对较多，且多在中肠、胃盲囊和马氏管等代谢解毒器官中高表达。研究结果为Ces基因功能的深入探索和中华稻蝗Ces基因分子靶标研发提供了依据。

关键词：中华稻蝗、转录组、羧酸酯酶基因、生物信息学、组织特异表达

分类号：Q78;S562;Q959.483

资助基金：国家自然科学基金;山西省高等学校科技创新项目

在线出版日期：2016-01-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：4272-4284