小麦吸浆虫小热激蛋白基因Hsp21.9的克隆及在滞育过程与温度胁迫下的表达特性

摘要：

[目的]小麦吸浆虫(Sitodiplosis mosellana)是最重要的小麦害虫之一,滞育使其度过酷暑和严寒.本研究旨在探讨小麦吸浆虫小热激蛋白(small heat shock protein,sHsp)基因Hsp21.9在滞育中的作用.[方法]利用RACE和RT-PCR技术从小麦吸浆虫滞育前幼虫中克隆Hsp21.9全长cDNA序列;利用生物信息学软件对其核苷酸和编码蛋白特性进行分析;采用RT-qPCR技术分析Hsp21.9在滞育进程(滞育前、滞育、滞育后静息期和滞育后发育)不同阶段幼虫及夏滞育幼虫在短期(≤120 min)极端高温(35—50℃)和越冬幼虫在短期(≤120 min)极端低温(0—-15℃)胁迫下的表达模式;通过大肠杆菌原核表达系统诱导表达及纯化其编码蛋白,采用吸光值法测定重组蛋白抑制猪心苹果酸脱氢酶(malate dehydrogenase,MDH)热聚沉的能力.[结果]克隆获得了cDNA全长为1087 bp的小麦吸浆虫Hsp21.9,命名为SmHsp21.9(GenBank登录号:KT749988),其开放阅读框长度为582 bp,编码193个氨基酸,其中谷氨酸含量最高(12.4％),半胱氨酸含量最低(0.5％);预测的蛋白分子量为21.9 kD,等电点为5.67.SmHsp21.9氨基酸序列具有小热激蛋白家族典型的α-晶体结构域,该结构域由6个β-折叠组成,其在空间上形成β-三明治结构.蛋白序列相似性和系统进化分析表明,SmHsp21.9蛋白与长角亚目昆虫摇蚊(Chironomus riparius)Hsp27的相似性最高、亲缘关系最近.RT-qPCR分析结果表明,小麦吸浆虫滞育不同时期幼虫SmHsp21.9表达量存在显著差异,进入滞育后表达量显著降低,10月后逐渐升高,滞育后静息阶段的12月和翌年1月显著高于其他季节.与未处理的对照相比,35—45℃高温、-5—-10℃低温处理可显著诱导越夏、越冬幼虫SmHsp21.9的表达,以30—60 min处理诱导效果较明显;高于50℃或低于-15℃诱导效果不明显.获得的SmHsp21.9重组蛋白可显著抑制MDH在高温(43℃)下聚集,具有显著的分子伴侣活性.[结论]小麦吸浆虫SmHsp21.9的表达不仅受滞育发育影响,而且受环境温度的调控,其可能参与滞育的启动和终止,且与滞育期间的耐热和耐寒性相关.

关键词：小麦吸浆虫、Hsp21.9、基因克隆、滞育、温度胁迫、基因表达

所属期刊栏目：56

分类号：Q943.2;S688.4;S433.4

资助基金：国家自然科学基金;陕西省重点研发计划

在线出版日期：2023-02-20（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：79-89