仁扇舟蛾化学感受蛋白cDNA的克隆、序列分析及时空表达

[目的]通过克隆仁扇舟蛾化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)覆盖编码区的cDNA序列全长并研究其特征以及在不同发育阶段、不同日龄、不同组织的表达情况,为研究该蛋白在仁扇舟蛾化学感受系统中的作用奠定基础.[方法]利用转录组测序和RACE技术克隆CresCSP3的覆盖编码区的全长cDNA序列,使用在线工具预测其信号肽、等电点、分子质量和三维结构.利用Blast进行同源性对比,并用MEGA 6.0软件Neighbor-joining法构建进化树,进而分析其与鳞翅目其他12种昆虫化学感受蛋白的亲缘关系.应用qRT-PCR技术对CresCSP3在不同发育阶段,羽化后1～6日龄雌雄成虫触角以及在雌雄成虫头(不含触角)、触角、足、翅不同组织的表达情况进行分析.[结果]克隆获得仁扇舟蛾1条化学感受蛋白基因的eDNA序列全长,命名为CresCSP3.cDNA全长为545 bp,包括61 bp的5'非翻译区,100 bp的3'非翻译区以及384 bp的开放阅读框,编码127个氨基酸残基,成熟蛋白分子质量14.34 kD,等电点5.75,预测N末端含有18个氨基酸组成的信号肽.CresCSP3的三维结构由6个α-螺旋组成,形成1个疏水性的结合腔,具有化学感受蛋白家族的典型特征.氨基酸序列比较显示仁扇舟蛾化学感受蛋白氨基酸序列与棉铃虫、烟青虫及双委夜蛾比较相近,与亚洲玉米螟和小菜蛾也较为相近,与小菜蛾的CSP相似性最高,氨基酸序列相似性达到61％,而与茶尺蠖的EOblCSP2氨基酸序列的相似性只有27％.系统进化树分析表明,CresCSP3并没有与其他种类聚为一支.qRT-PCR结果表明:CresCSP3在不同发育阶段均有表达,卵期及蛹期表达量较低,并在4龄时达到高峰.CresCSP3在雌雄成虫触角均有分布,但表达情况有差异,雄虫前4天CresCSP3的表达量高于雌虫,3～4天出现高峰,而雌虫于羽化后4、5天出现表达高峰;CresCSP3在触角、头、足和翅中均有分布,相对表达量触角中均为最高,且在雄虫触角中高于雌虫触角.[结论]明确了仁扇舟蛾化学感受蛋白基因仁扇舟蛾化学感受蛋白CresCSP3的结构特征.CresCSP3与其他12种鳞翅目昆虫的CSP亲缘关系较远,表明化学感受蛋白家族的多样性.不同发育阶段CresCSP3的表达方式表明该基因参与仁扇舟蛾在幼虫取食过程中的寄主定位.不同日龄雌、雄虫触角中CresCSP3的表达量特性表明CSP3参与雄虫交配行为和配偶定位,也可能参与雌虫产卵过程中的寄主定位.CresCSP3在雌、雄成虫的触角中表达量最高,可能是因为昆虫主要通过触角感受外界挥发性气味分子,而翅、足、头部一定程度上也会参与对外界环境的感知,CresCSP3的广泛分布表明其对仁扇舟蛾识别环境中复杂的化学信号的从而使机体做出准确的反应起到重要作用.