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小分子热激蛋白(sHSPs)在各种生物中分布广泛,成员众多,作为分子伴侣保护有机体和细胞免受冷热刺激、缺氧、紫外照射、饥饿、重金属中毒等引起的损伤。sHSPs不仅在生物体适应逆境胁迫中起了关键作用,也在机体各种生物过程中发挥重要功能。目前关于昆虫sHSPs的研究主要局限于少数几种昆虫的单个或少数基因的功能,然而系统、全面地研究sHSP家族在昆虫应对环境胁迫和生长发育中功能的文章甚少。因此,我们探讨了 shsps在新的模式昆虫赤拟谷盗中的功能。定量PCR显示Tcshsps在赤拟谷盗生长发育的各个时期都有表达,其中Tchsp13.2、Tchspl6.0、Tchsp18.3和Tchsp20.7b在早期蛹高表达。研究发现10个Tcshsps在高温时(45℃)表达量都上升,但在低温(4℃)时表达量不改变。我们根据Tcshsps对热应激的敏感程度将其分为3类,分别是强应激型:Tchsp16.0、Tchsp18.3、Tchsp20.7a、Tchsp20.7b、Tchsp20.8 和 Tchsp22.2;弱 应激型:Tchspl3.2;不活跃型:Tchsp19.7、Tchsp21.8和Tchsp13.6。推测这些强应激型的小分子热激蛋白更多地参与了昆虫的热应激,以确保机体在热环境下的稳态,而不活跃型以前称为组成型表达的shsps,可能更多地维持机体的基本代谢或发育等功能。对Tcshsps进行系统RNAi显示Tchsp18.3下调导致86.1%的蛹不能羽化为成虫,有致畸性,并最终死于蛹期,而其他9个Tcshsps干扰后对赤拟谷盗表型没有明显影响,但干扰Tchsp19.7和Tchsp23.6后可以分别导致赤拟谷盗32.8%和40.6%的死亡率。RNAi分析发现有7个Tcshsps敲减后使成虫生殖力降低,6个Tcshsps敲减后使卵的孵化率降低,其中Tchsp18.3干扰后对成虫生殖力的影响最显著。干扰Tchsp18.3后的雌虫产卵能力比雄虫减弱得更显著,雌性的影响更大。进一步分析发现Tchsp18.3在卵巢中表达量最高,敲减了Tchsp18.的虫子精巢和卵巢均显著萎缩。这些实验结果暗示Tchsp18.3与维持卵巢的正常功能密切相关。以上实验结果说明Tcshsps除了对热应激有作用外,在赤拟谷盗的生长发育和繁殖过程中也发挥重要作用。此外,Tchsp18.3还与饥饿抗性有关,表现为干扰Tchsp18.3后饥饿处理的成虫比对照组成虫的成活时间少了很多。Tchsp18.3对昆虫热应激、饥饿应激、羽化和生殖具有重要功能,因此我们对它进行了差异转录组学分析。干扰Tchsp18.3组与对照组相比,有569个差异表达基因,其中312个基因表达量上升,257个基因表达量下降。所有检测到的基因被分配到49个GO功能条目中,显示参与了应激、生长发育和生殖过程的差异表达基因分别是31、18和9个。与这些功能相关的差异基因,如B淋巴细胞诱导成熟蛋白1参与了生长发育过程,葡萄糖脱氢酶参与了生殖过程等。信号通路分析发现有五个信号通路受到的影响最大,如甘油磷脂代谢途径、蛋白质消化和吸收途径。本研究将帮助我们更多地了解昆虫的shsps功能及为阐明Tchsp18.3的信号转导机制奠定基础。