發(fā)布時間：2017-10-19 01:14

  本文關(guān)鍵詞：桔小實蠅雌蟲性信息素合成通路研究

  更多相關(guān)文章： 桔小實蠅 性信息素 螺縮醛 生物合成

【摘要】：昆蟲性信息素是由特殊腺體分泌的極微量化學(xué)物質(zhì),可以強烈引誘同種異性個體,促進(jìn)同種交配。目前已經(jīng)有上百種昆蟲完成了信息素組分的鑒定,但是關(guān)于性信息素生物合成途徑的研究卻少有報道,且主要集中在鱗翅目昆蟲。已知昆蟲的性信息素主要是對脂肪酸代謝產(chǎn)物或植物源化合物進(jìn)一步修飾而獲得的,這一系列的修飾是在組織特異表達(dá)的酶類催化下完成的,而近期興起的高通量測序以及差異表達(dá)分析加速了我們對性信息素合成酶基因的鑒定。桔小實蠅Bactrocera dorsalis(Hendel)是國際上重要蔬菜水果害蟲,性成熟雌蟲可以通過直腸腺(females rectal gland,FRG)合成、釋放性信息素引誘雄蟲前來交配,目前已知桔小實蠅雌蟲性信息素組分中包含三種螺縮醛化合物,螺縮醛的生物合成途徑在其他實蠅昆蟲中已有報道,但在桔小實蠅中的合成機(jī)制尚不清楚,為了探明桔小實蠅性信息素合成代謝的分子機(jī)制,本研究利用高通量測序?qū)π猿墒?羽化15d)和未性成熟(羽化2d)桔小實蠅雌蟲的直腸腺進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測序,構(gòu)建了一個直腸腺基因數(shù)據(jù)庫,鑒定到大量與性信息素合成、轉(zhuǎn)運、降解相關(guān)的基因,這些結(jié)果為研究桔小實蠅雌蟲性信息素合成通路以及發(fā)展種特異的害蟲防控策略提供了重要基礎(chǔ)。本論文主要研究結(jié)果如下:1)桔小實蠅雌蟲直腸腺轉(zhuǎn)錄組測序概況通過Illumina Hi Seq 2500測序和轉(zhuǎn)錄本拼接,共獲得42987個Unigenes。將得到的Unigenes進(jìn)行七大數(shù)據(jù)庫注釋,注釋率最高的為NR數(shù)據(jù)庫,注釋條數(shù)為16300個;注釋率最低的為KOG數(shù)據(jù)庫,5701個得到注釋,綜合所有數(shù)據(jù)庫,19039個Unigenes得到了注釋。NR注釋結(jié)果中unigene的同源性分布主要集中在地中海實蠅Ceratitis capitata(Wiedemann)。基因表達(dá)分析中2d直腸腺和15d直腸腺樣品間相關(guān)系數(shù)為0.697,兩個樣本間共有570個差異表達(dá)基因,Bd F15和Bd F2樣品相比,有240個基因發(fā)生了顯著上調(diào)表達(dá),上調(diào)基因的GO富集分析以及KEGG富集分析表明上調(diào)表達(dá)基因主要與產(chǎn)卵、內(nèi)分泌、次生代謝物合成以及多酮類化合物和萜類化合物的代謝等過程相關(guān)。2)桔小實蠅性信息素合成、轉(zhuǎn)運、降解相關(guān)基因的鑒定經(jīng)過對轉(zhuǎn)錄組注釋信息的關(guān)鍵詞檢索以及Nr重注釋,我們鑒定到209個與性信息素合成相關(guān)的候選基因(主要包括23個GPCRs、2個ACCs、2個FASs、9個Dess、11個FATs、5個ECHs、6個SDRs、17個Lips、90個CYP450s、12個FARs、3個FATPs),56個化學(xué)感受基因(包括23個OBPs,3個CSPs,3個ORs,8個GRs,16個IRs,3個SNMPs),63個性信息素降解酶基因(主要包括15個ESTs、8個CXEs、5個AOXs、9個ADHs、11個GSTs、1個UGTs)。在直腸腺表達(dá)的G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)可能在調(diào)控性信息素合成或其他生殖過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,但鑒定到的23個G蛋白表達(dá)量均較低,且功能注釋不夠詳細(xì);c34235_g2和c34235_g1基因編碼乙酰輔酶A羧化酶(ACC),c11719_g1和c26894_g1基因編碼脂肪酸合成酶(FAS),這兩種酶主要參與脂肪酸合成,乙酰輔酶A羧化酶參與脂肪酸合成的第一步反應(yīng),是脂肪酸合成的限速酶;去飽和酶(DES)、脂肪酰輔酶A還原酶(FAR)、細(xì)胞色素氧化酶(CYP450)是對長鏈脂肪酸進(jìn)行化學(xué)修飾合成性信息素重要的酶,系統(tǒng)發(fā)育分析桔小實蠅兩個DES基因c26961_g2、c27783_g1與黑腹果蠅Drosophila melanogaster desat1、desat2、desat F聚為一支,可能參與了表皮長鏈碳?xì)浠衔?CHCs)的形成;FAR基因c33429_g3與鱗翅目pg FAR聚為一支,可能在桔小實蠅性信息素合成過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。3)桔小實蠅性信息素合成、轉(zhuǎn)運、降解相關(guān)基因的表達(dá)分析以FPKM值統(tǒng)計桔小實蠅性信息素合成、轉(zhuǎn)運、降解相關(guān)基因的表達(dá)情況,對15d顯著上調(diào)表達(dá)的基因進(jìn)行q RT-PCR和RT-PCR驗證,結(jié)果表明2個OBPs基因c25787_g1、c26728_g1在15d FRG顯著上調(diào)表達(dá),1個OBP基因c26993_g1在15d FRG中特異表達(dá),這三個OBPs可能參與性信息素的體內(nèi)運載和釋放,通過同源建模構(gòu)建3個OBPs的三維結(jié)構(gòu),并與螺縮醛化合物進(jìn)行分子對接,均表現(xiàn)出良好的結(jié)合性能;1個脂肪酶基因c34547_g1在15d FRG顯著上調(diào)表達(dá),可能在性信息素合成過程中起著水解三�；视歪尫徘绑w化合物-脂肪酸的作用;1個去飽和酶基因c33906_g1在15d FRG上調(diào)表達(dá)且具有一定的組織特異性,可能在性信息素合成過程中發(fā)揮著特異的去飽和作用;4個CYP450基因在15d FRG中特異表達(dá),可能在性信息素特別是螺縮醛的合成過程中催化單加氧反應(yīng)以及C-C鍵斷裂脫羧基的反應(yīng);此外還有4個性信息素降解酶基因(1個UGT基因c32069_g1,3個CXE基因c29235_g1、c25036_g1、c33846_g1)在15d FRG顯著上體表達(dá),且c25036_g1、c33846_g在15d FRG特異表達(dá),可能參與性信息素的降解。4)桔小實蠅雌蟲性信息素組分螺縮醛的生物合成通路最后,我們根據(jù)之前的研究報道構(gòu)建了桔小實蠅雌蟲體內(nèi)螺縮醛的生物合成通路,首先性信息素合成通路被PBAN激活后,脂肪酶催化三�；视退忉尫胖舅峄衔�;脂肪酸經(jīng)歷若干次β氧化,并在CYP450的作用下發(fā)生2個單加氧反應(yīng)及脫羧基反應(yīng),生成中間體化合物;中間體化合物再經(jīng)歷還原、倒數(shù)第二個C原子羥基化、環(huán)化作用生成最終的螺縮醛化合物。
【關(guān)鍵詞】：桔小實蠅 性信息素 螺縮醛 生物合成
【學(xué)位授予單位】：仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S433
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 前言11-24
• 1.1 昆蟲信息素介紹11-19
• 1.1.1 信息素調(diào)控的昆蟲行為反應(yīng)12
• 1.1.2 昆蟲信息素的化學(xué)結(jié)構(gòu)12-13
• 1.1.3 昆蟲性信息素的調(diào)控13-14
• 1.1.4 昆蟲信息素的生物合成14-18
• 1.1.5 昆蟲信息素在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用18-19
• 1.2 實蠅類昆蟲信息素研究進(jìn)展19-20
• 1.3 螺縮醛的介紹與生物合成20-21
• 1.4 研究依據(jù)及研究內(nèi)容21-24
• 1.4.1 立題依據(jù)21-23
• 1.4.2 研究內(nèi)容23-24
• 第二章 桔小實蠅雌蟲直腸腺轉(zhuǎn)錄組分析24-42
• 2.1 材料與方法24-28
• 2.1.1 直腸腺cDNA文庫構(gòu)建和HiSeq2500測序24-26
• 2.1.2 桔小實蠅直腸腺轉(zhuǎn)錄組的生物信息學(xué)分析26-28
• 2.2 結(jié)果與分析28-40
• 2.2.1 Total RNA樣品檢測及cDNA文庫構(gòu)建28-29
• 2.2.2 測序質(zhì)量匯總及序列組裝29-30
• 2.2.3 桔小實蠅直腸腺unigenes的功能注釋30-36
• 2.2.4 差異基因表達(dá)水平分析36-38
• 2.2.5 差異基因GO富集分析和KEGG富集分析38-40
• 2.3 總結(jié)與討論40-42
• 第三章 桔小實雌蟲直腸腺性信息素合成、轉(zhuǎn)運相關(guān)基因的鑒定42-86
• 3.1 材料與方法42-44
• 3.1.1 桔小實蠅性信息素合成基因的鑒定42-43
• 3.1.2 桔小實蠅直腸腺化學(xué)感受基因的鑒定43-44
• 3.1.3 桔小實蠅直腸腺性信息素降解基因的鑒定44
• 3.1.4 桔小實蠅直腸腺性信息素合成、轉(zhuǎn)運基因的系統(tǒng)發(fā)育分析44
• 3.2 結(jié)果與分析44-83
• 3.2.1 桔小實蠅性信息素合成信號分子基因的鑒定44-45
• 3.2.2 桔小實蠅性信息素合成酶基因的鑒定45-55
• 3.2.3 桔小實蠅其他分子功能基因的鑒定55-69
• 3.2.4 桔小實蠅雌蟲直腸腺化學(xué)感受基因的鑒定69-75
• 3.2.5 桔小實蠅雌蟲氣味降解酶基因的鑒定75-83
• 3.3 總結(jié)與討論83-86
• 第四章 桔小實雌蟲直腸腺性信息素合成、轉(zhuǎn)運等相關(guān)基因的表達(dá)分析86-114
• 4.1 材料與方法86-90
• 4.1.1 供試?yán)ハx與主要試劑儀器86
• 4.1.2 轉(zhuǎn)錄組水平的基因表達(dá)分析86
• 4.1.3 RNA提取與cDNA模板構(gòu)建86-88
• 4.1.4 基因表達(dá)分析、RT-PCR和qRT-PCR88-90
• 4.1.5 桔小實蠅OBP的三維結(jié)構(gòu)以及與性信息素的分子對接90
• 4.2 結(jié)果與分析90-112
• 4.2.1 RNA提取與cDNA模板驗證90-91
• 4.2.2 桔小實蠅性信息素合成、轉(zhuǎn)運、降解相關(guān)基因的表達(dá)分析91-106
• 4.2.3 桔小實蠅直腸腺高表達(dá)OBP蛋白的三維結(jié)構(gòu)以及分子對接106-111
• 4.2.4 桔小實蠅雌蟲性信息素組分螺縮醛的生物合成通路111-112
• 4.3 總結(jié)與討論112-114
• 第五章 結(jié)論與展望114-117
• 致謝117-118
• 參考文獻(xiàn)118-125
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果125-126
• 附件126-127

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 殷坤山;洪北邊;洪子華;;茶尺蠖性信息素腺體部位的研究[J];中國茶葉;1990年05期

2 黃昌本,吳松筠,符文俊;棉褐帶卷葉蛾安徽種群不同日齡雌蛾性信息素的個體變異[J];華東昆蟲學(xué)報;2000年01期

3 王世偉;激素和性信息素在防治害蟲上的應(yīng)用[J];農(nóng)村實用技術(shù);2004年01期

4 薛勇;;激素和性信息素在防治害蟲上的應(yīng)用技術(shù)[J];農(nóng)藥市場信息;2005年14期

5 盧行尚;盧純高;;性信息素誘殺技術(shù)在隆安縣無公害生產(chǎn)上的應(yīng)用[J];廣西植保;2009年S1期

6 胡玉偉;管楚雄;許漢亮;林明江;安玉興;張志林;;害蟲性信息素種群監(jiān)測和大量誘殺技術(shù)的應(yīng)用[J];廣東農(nóng)業(yè)科學(xué);2013年16期

7 程妼青,肖錦澄,黃■廷,陳登隆,李健全,何炎聲,黃尚仁,羅慶昌,楊朝明,楊贊熹;中國玉米螟蟲的性信息素[J];自然雜志;1980年04期

8 楊堅;;昆蟲的性信息素[J];科技簡報;1980年05期

9 趙博光,王曉蕓,黃悅悅;大袋蛾(Clania varigata Snell.)雌蟲性信息素分泌腺體及其釋放機(jī)制的研究——Ⅱ.性信息素的室內(nèi)定量生測[J];南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1982年04期

10 顧增光;;應(yīng)用性信息素防治棉花紅鈴蟲[J];浙江科技簡報;1982年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張濤;楊代斌;李永紅;袁會珠;寧君;梅向東;;盲蝽科害蟲性信息素研究進(jìn)展[A];植物保護(hù)科技創(chuàng)新與發(fā)展——中國植物保護(hù)學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

2 孔杰;劉s，

本文編號：1058201