褐飞虱Nl15基因的克隆及功能分析

作者:王福鑫; 王渭霞; 魏琪; 何佳春; 赖凤香; 傅强; 万品俊
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[目的]植食性叮咬口器唾液蛋白参与调节植物抗虫防御反应,影响其对寄主植物的适应性。本文旨在克隆褐飞虱褐飞虱唾液中重要的蛋白基因Nl 15,研究其表达模式并阐明其在褐飞虱毒力特征中的作用。方法]基于褐飞虱IR56种群、RT-PCR克隆褐飞虱基因Nl15和生物信息学的转录组数据进行分析。qPCR被用来检测其在褐飞虱TN1和IR56个种群中不同发育阶段(卵、1-5龄若虫、雄性和雌性成虫)和雌性成虫不同组织(头部、胸部、腹部和足部)的表达模式。通过显微注射dsRNA,RNAi在Nl15对褐飞虱TN1和IR56个种群的4龄若虫进行了测试,qPCR被用于在Nl进行15次RNAi后检测褐飞虱若虫Nl15的相对表达量,以及在Nl进行15次RNAi后褐飞虱若虫取食3天后水稻植株中防御相关基因(OsLecRK4、osmpk10、Oswrky24、OsLox、OsNPR1和OsGns5)的相对表达量,结果]克隆了褐飞虱的Nl15序列(GenBank登录号:OK181113),其开放阅读框长1008bp。预计它会编码335氨基酸,理论等电点为7.54,分子量为38.7。它包含23个氨基酸-信号肽序列和一个糖基化修饰位点,没有跨膜结构域和其他已知功能结构域。N115和灰飞虱Laodelphax striatellus同源蛋白氨基酸之间的序列一致性为45%。发育表达谱的结果表明,Nl15在褐飞虱的所有发育阶段都有表达,表达量在三至四龄若虫中的表达最高。组织表达谱的结果显示,Nl15在褐飞虱成年女性的头部中的表达最高,IR56群体的头部中的表达高于TN1号群体的头部。RNAi试验结果表明,与注射dsG和FP的对照组相比,注射dsnl15的治疗组Nl15的存活率显著降低89.5%,褐飞虱成虫存活率、蜜露量和体重增长显著降低,而上述六个水稻防御相关因素的影响显著增加。结论]褐飞虱IR56种群中的Nl15参与了褐飞虱和水稻之间的防御和反防御分子相互作用。本研究为进一步阐明褐飞虱的发生机理,揭示昆虫与植物相互作用的分子网络提供了思路。