熱激轉(zhuǎn)錄因子(Hsf)與熱激蛋白基因(Hsp70、Hsp21、sHsp21)在蓮草直胸跳甲高溫耐受性中的作用.pdf

1、空心蓮子草Alternanthera philoxeroides(Mart.) Griseb是分布廣泛的惡性雜草，目前在我國(guó)南方大部分地區(qū)暴發(fā)危害。蓮草直胸跳甲(Agasicles hygrophila)是空心蓮子草的專(zhuān)食性天敵，被很多國(guó)家引進(jìn)，并取得一定成效。在我國(guó)亞熱帶地區(qū)，蓮草直胸跳甲受溫度的影響很大。該跳甲在我國(guó)湖南省各空心蓮子草發(fā)生區(qū)盛夏高溫期-（8月-9月）種群驟減（李彥寧等，2011），導(dǎo)致控制對(duì)空心蓮子草效果急劇下降。然

2、而，2009年釋放到海南省的蓮草直胸跳甲種群，目前在海南各省空心蓮子草發(fā)生區(qū)全年均能發(fā)生?？梢?jiàn)，蓮草直胸跳甲在我國(guó)已經(jīng)出現(xiàn)了熱適應(yīng)性分化。那么是什么提高了海南蓮草直胸跳甲高溫耐受能力呢？
　　熱激蛋白的表達(dá)與生物體耐受性的產(chǎn)生有密切的關(guān)系，高溫條件下生物體產(chǎn)生的熱激蛋白可以保護(hù)機(jī)體免受外界的破壞。為了揭示熱激蛋白(Heat shock proteins，Hsps)基因在蓮草直胸跳甲高溫耐受性中的調(diào)控機(jī)理，本研究針對(duì)空心蓮子草天敵蓮

3、草直胸跳甲在湖南長(zhǎng)沙夏季種群崩潰、海南萬(wàn)寧卻可常年發(fā)生這一現(xiàn)象，以湖南長(zhǎng)沙種群和海南萬(wàn)寧種群為研究對(duì)象，采用高通量測(cè)序、熒光定量PCR等技術(shù)克隆了蓮草直胸跳甲Hsp70，Hsp21，sHsp21和Hsf基因，并對(duì)這些基因其在蓮草直胸跳甲響應(yīng)高溫脅迫過(guò)程中的功能進(jìn)行了研究，研究結(jié)果對(duì)于闡明蓮草直胸跳甲的溫度適應(yīng)性、預(yù)測(cè)其在氣候變暖條件對(duì)空心蓮子草的生防效果都具有重要的意義。主要結(jié)果如下:
　　1、獲得了蓮草直胸跳甲Hsp70,Hsp

4、21，Hsp21的cDNA全長(zhǎng)和Hsf的部分片段
　　實(shí)驗(yàn)克隆了蓮草直胸跳甲Hsp70、Hsp21、sHsp21基因的cDNA全長(zhǎng)序列，以及Hsf部分片段序列。Hsp70序列為2053bp，完整的ORF為1940bp，編碼646個(gè)氨基酸;Hsp21基因序列為549bp，OFR為538bp，編碼180個(gè)氨基酸;sHsp21基因序列為693bp，開(kāi)放閱讀框567bp，該基因編碼188個(gè)氨基酸;而Hsf基因獲得了790bp的部分序列。<

5、br>　　2、蓮草直胸跳甲Hsp70，Hsp21，Hsp21和Hsf的系統(tǒng)發(fā)育分析
　　蓮草直胸跳甲Hsp70、Hsp21和sHsp21基因與同屬于鞘翅目的馬鈴薯甲蟲(chóng)、稻水象甲和松墨天牛的同源性較高，達(dá)到了70％～85％，在系統(tǒng)發(fā)育上關(guān)系比較近。而將獲得的Hsf序列測(cè)序結(jié)果進(jìn)行Blast比對(duì)，比對(duì)結(jié)果顯示所擴(kuò)增的序列全都是預(yù)測(cè)的Hsf。
　　3、不同溫度處理下，蓮草直胸跳甲Hsp70,Hsp21，sHsp21和Hsf的表達(dá)譜

6、分析
　　本研究采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析了湖南種群和海南種群的Hsp70，Hsp21，sHsp21和Hsf在36℃和39℃高溫處理下的相對(duì)表達(dá)水平，結(jié)果顯示，在36℃和39℃高溫處理?xiàng)l件下，兩個(gè)地理種群的Hsp70，Hsp21，sHsp21的表達(dá)量整體顯著高于對(duì)照組30℃，且39℃條件下顯著高于36℃。湖南種群36℃和39℃高溫處理?xiàng)l件下熱激轉(zhuǎn)錄因子Hsf的表達(dá)量顯著低于對(duì)照組30℃，海南種群在36℃和39℃高溫處理?xiàng)l件下熱激轉(zhuǎn)

7、錄因子Hsf的表達(dá)量顯著高于于對(duì)照組30℃。
　　4、RNAi分析高溫脅迫下Hsp70，Hsp21，sHsp21和Hsf在蓮草直胸跳甲中的作用
　　通過(guò)飼喂的方法飼喂蓮草直胸跳甲Hsp70，Hsp21，sHsp21和Hsf基因dsDNA，使得目的基因被部分沉默后，蓮草直胸跳甲不能有效的感知外界高溫脅迫，細(xì)胞內(nèi)的熱激蛋白表達(dá)降低，蓮草直胸跳甲耐高溫的能力下降，存活數(shù)降低。研究結(jié)果可進(jìn)一步的表明，通過(guò)飼喂dsRNA的方法來(lái)抑制靶