CREB调控粘虫不同密度幼虫抗病免疫机制研究

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昆虫密度依赖的抗病性现象已被国内外学者广泛认可,然而其抗病免疫机制并不清楚。粘虫Mythimna separata是一种重大迁飞性害虫,对我国粮食生产安全造成严重威胁,其幼虫具有典型的密度依赖的抗病性。CREB(cAMP response element-binding protein)是一个刺激诱导的转录因子,在昆虫的许多生物学过程中发挥重要作用。为研究CREB在粘虫幼虫密度依赖的抗病免疫中的调控作用。本研究克隆获得了粘虫MsCREB-B基因,分析了MsCREB-B基因在不同发育阶段和组织的转录表达水平,研究了不同密度饲养的粘虫幼虫MsCREB-B基因转录水平及蛋白磷酸化水平的变化,在此基础上进一步通过RNA干扰MsCREB-B基因,研究幼虫抗菌肽基因的表达及其抗菌能力的变化。研究结果将为深入揭示昆虫密度依赖的抗菌肽免疫机理和了解CREB在昆虫免疫调控中作用提供理论基础。在分析粘虫幼虫基因组和转录组数据的基础上,克隆了粘虫MsCREB-B基因全长cDNA序列,命名为MsCREB-B。MsCREB-B开放阅读框长870bp,编码289个氨基酸残基。氨基酸序列比对结果表明,MsCREB-B和草地贪夜蛾Spodopterafrugiperda、斜纹夜蛾Spodoptera litura同源基因的氨基酸序列相似性最高,分别为87.41%、87.96%。同时,作为MsCREB-B蛋白典型特征的亮氨酸拉链结构域和磷酸化激酶诱导结构域在MsCREB-B氨基酸序列中均被发现。粘虫各个发育阶段MsCREB-B基因转录表达水平的结果表明,MsCREB-B在卵中表达量最高,其次为幼虫和成虫期,蛹期表达量最低。粘虫不同组织中MsCREB-B的表达水平的结果表明,MsCREB-B在脑部最高,其次为脂肪体、腹神经索、马氏管、表皮,血淋巴、中肠的表达量最低。不同组织中MsCREB-B蛋白的磷酸化水平与基因的表达水平变化趋势较一致。粘虫不同幼虫密度中MsCREB-B的表达水平的结果表明,MsCREB-B基因以幼虫密度(10头/瓶)表达量最高,其次为2、5、20、30头/瓶,1头/瓶的幼虫密度表达量最低。不同幼虫密度中MsCREB-B蛋白的磷酸化水平与基因表达变化趋势略有不同,随着幼虫密度的逐渐增加,MsCREB-B蛋白的磷酸化水平明显升高。通过设计两对MsCREB-B基因RNAi的特异性引物合成dsRNA,分别注射ds1MsCREB-B、ds2MsCREB-B处理后,幼虫CREB-B基因的表达量均显著下降。注射ds1MsCREB-B处理高密度幼虫后对抗菌肽基因表达的影响研究表明,与对照组相比,高密度幼虫注射ds1MsCREB-B后,抗菌肽基因Cecropin、Lebocin和Gloverin的表达量显著下调。同时处理幼虫接种苏云金芽胞杆菌(Bt)后的存活率的研究结果表明,与对照组相比,注射ds1MsCREB-B后的幼虫,被Bt侵染后的存活率明显下降。
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