淡色库蚊3类代谢酶在溴氰菊酯抗性中的作用

来源 :南京医科大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:fourseasons2002fox
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蚊是疟疾、登革热、丝虫病、日本脑炎等疾病的重要传播媒介,严重威胁人类健康。随着杀虫剂的广泛和不适当使用,蚊媒逐渐出现抗药性,阻碍了蚊媒控制的进展。蚊媒抗药性的主要机制是代谢抗性。参与杀虫剂解毒的3类主要解毒酶为细胞色素P450单加氧酶(CYPs)、羧酸酯酶(CCEs)和谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)。目前在许多昆虫已经报告,CYPs、CCEs和GSTs中诸多成员与抗药性相关。但这些抗药性基因如何共同作用,协同调控?如何找到主效基因或主要调控因子?是当前迫切需要解决的问题。新近发展的全基因组研究方法,即表达数量性状位点(expression Quantitative Trait Loci,eQTL)定位分析技术将每个基因的mRNA表达量作为数量性状,结合基因多态性数据进行QTL分析,可得到基因间的协同作用和调控关系,寻找上游调控位点及下游受调控基因,最终建立基因间的调控网络,阐明基因调控的机制。其为全面系统地研究蚊抗药性提供了可能性。本研究选择在我国种群密度高,分布广的淡色库蚊(Culex pipiens pallens)和拟除虫菊酯类杀虫剂代表产品溴氰菊酯(Deltamethrin)为材料,首次应用eQTL结合RNA-seq技术,对淡色库蚊溴氰菊酯抗性相关基因进行研究,建立调控网络,寻找主效基因或主要调控因子,获得了如下主要结果。一、初步获得可能的代谢抗性相关序列为467条,其中CYPs,183条;CCEs,244条;GSTs,40条。经对这些序列进一步比对,鉴定出属于解毒酶家族的基因共85个,其中CYPs 57个,CCEs 13个,GSTs 15个。通过序列相似性和同源性分析将所有鉴定出的差异表达的CYPs、CCEs和GSTs进行分类。将57个CYPs进一步分为8个家族,13个CCEs进一步分为5个家族,15个GSTs进一步分为5个家族。此外,尝试给每种酶赋予全名。二、从中选择18个P450基因、8个CCEs基因和8个GSTs基因,使用定量PCR(qRT-PCR)以验证它们的表达模式,其中有12个CYPs、5个CCE和5个GSTs与RNA-seq结果一致。三、通过使用eQTL分析方法,选择差异表达的85个解毒酶unigenes和42,196个单核苷酸多态性(SNP)基因位点的数据用于下游分析。使用Cytoscape绘制基因表达调控网络图,确定网络图中的主效基因或主要调控因子。经调控网络分析,qPCR、siRNA显微注射和美国CDC bottle生物测定鉴定,发现1个主效基因CYP9AL1和1个主要调控因子CCEJHE3。CYP9AL1上调保守的假设蛋白、CYP329B1和线粒体亚铁螯合酶等基因;TATA-binding protein-associated factor 172可能调控CCEJHE3的表达。此外,在调控网络中,GSTD10作为可能的主要调控因子,尚有待进一步研究。本研究探索了蚊媒抗药性相关基因间的相互作用,筛选抗药性主效基因或主要调控因子,从表达和调控两个水平进一步阐述了蚊媒抗药性的分子机制,研究结果为蚊媒杀虫剂代谢抗性的调控机制研究,杀虫剂抗性检测和治理提供了科学依据。
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