【摘 要】
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生物体在有氧代谢过程中会产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)。在正常情况下,活性氧的产生和抗氧化过程之间存在着平衡。然而,当生物体处于不良环境,例如高温,生物体中活性氧大量产生导致氧化损伤程度增加并引起氧化应激(Oxidative Stress,OS)。在长期进化中,生物体产生了由非酶类和酶类抗氧化物质组成的复杂防御系统。其中,过氧化氢酶(Catalase,CAT)
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生物体在有氧代谢过程中会产生活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)。在正常情况下,活性氧的产生和抗氧化过程之间存在着平衡。然而,当生物体处于不良环境,例如高温,生物体中活性氧大量产生导致氧化损伤程度增加并引起氧化应激(Oxidative Stress,OS)。在长期进化中,生物体产生了由非酶类和酶类抗氧化物质组成的复杂防御系统。其中,过氧化氢酶(Catalase,CAT)可以催化过氧化氢分解为水和氧气,是一类广泛存在于动物、植物和微生物内的抗氧化酶。昆虫能通过诱导CAT的上调表达抵御高温环境。本研究以土沉香(Aquilaria sinensis(Lour.)Gilg Thymelaeaceae)的毁灭性害虫黄野螟(Heortia vitessoides Moore)为研究对象,对其CAT基因进行了鉴定,检测了CAT在不同虫态及不同组织的表达模式,并测定了不同高温处理后黄野螟体内过氧化氢(H2O2)含量、丙二醛(MDA)含量及CAT表达水平。用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术探究了CAT在黄野螟中抵抗高温(35℃)的作用。研究结果如下:(1)黄野螟过氧化氢酶(HvCAT)基因的鉴定及序列分析本研究基于黄野螟成虫转录组数据库,通过关键词搜索及在线比对获得黄野螟过氧化氢酶的全序列(HvCAT)。该基因编码区全长1524 bp,并编码507个氨基酸,理论分子质量为56.82k Da,预测等电点为8.34。多序列比对表明:HvCAT编码的蛋白(Hvit CAT)同其他昆虫CAT存在65~86%的相似性,且包含一个近端活性位点序列,血红素配体特征序列,血红素结合残基以及NADPH结合残基。系统发育表明黄野螟的Hvit CAT与二化螟(Chilo suppressalis)的遗传距离最近。(2)HvCAT在不同虫态及组织表达模式HvCAT在各发育阶段均有表达,其中在5龄幼虫中表达量最高。此外,在被检测的组织中,HvCAT在幼虫的脂肪体及成虫的腹部表达量最高。(3)高温下黄野螟内过氧化氢含量、丙二醛含量及CAT表达水平检测了黄野螟5龄幼虫在26(对照)、31、33、35、37和39℃下H2O2含量、MDA含量、HvCAT转录水平及酶活力。结果如下:当其暴露在33、35、37和39℃下,其体内的H2O2含量明显增加,其中37℃下的H2O2含量最高。当其暴露在35、37和39℃下,其体内的MDA含量明显增加,其中35℃下的MDA含量最高。当其暴露在所有处理温度下(31、33、35、37和39℃),HvCAT的m RNA表达量均显著增高,35℃下达到最高。只有在35和37℃下酶活力才显著增高,其他温度下与对照相比差异不显著。(4)HvCAT沉默后其他抗氧化酶表达模式当HvCAT基因沉默后,48h时TPX表达量显著升高,而Cu/Zn SOD表达量显著降低。GPX和GSTd1这两个基因无显著变化。(5)35℃下黄野螟生存试验通过RNAi技术介导的HvCAT基因沉默后的死亡率分析,来研究HvCAT在黄野螟中抵抗高温(35℃)的作用。结果表明:注射ds HvCAT后,72h之内黄野螟5龄幼虫死亡率呈现明显上升趋势,HvCAT基因沉默加速了幼虫的死亡。最终死亡率高达82.5%,显著高于其他处理组及对照组。
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