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松墨天牛,Monochamus alternatus Hope(Coleoptera:Cerambycidae),是我国的重要林业害虫,主要危害马尾松(Pinus massoniana)等松属植物,也是传播毁灭性病害松材线虫病(Bursaphelench xylophilus)的媒介昆虫。磷酸丙糖异构酶(Triosephosphate isomerase,TPI)是糖酵解酶的一种,广泛存在于自然界生物体中。磷酸丙糖异构酶参与机体细胞质内的葡萄糖分解代谢,催化二羟丙酮磷酸与3-磷酸甘油醛之间的可逆反应,并且在糖酵解、糖原异生、脂肪酸合成和戊糖磷酸等包含三糖磷酸脂代谢的途径中发挥着重要作用。本研究从松墨天牛cDNA文库中筛选出含有5′端的TPI基因片段,通过cDNA末端快速扩增技术(rapid amplification of c DNA ends,RACE)扩增该基因的3′端,通过软件进行拼接得到磷酸丙糖异构酶基因全长序列。本研究获得的松墨天牛磷酸丙糖异构酶基因全长为1450 bp,生物信息学软件分析表明其开放阅读框(ORF)为744 bp,编码247个氨基酸,命名为MaTPI(GenBank登录号:KX024698)。推测MaTPI分子量为26.71 kDa,等电点为5.07。MaTPI分子式为C1192H1892N320O363S6,属于亲水蛋白,不含有跨膜区域和信号肽,含有7个丝氨酸磷酸化位点和4个苏氨酸磷酸化位点。对MaTPI蛋白的二级结构及三级结构预测,发现该蛋白以α螺旋结构和β折叠结构居多。对该蛋白的结构域进行预测,发现MaTPI蛋白含有完整的磷酸丙糖异构酶结构域,这表明MaTPI编码蛋白属于TPI家族。同源序列比对显示MaTPI与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)、大黄粉虫(Tenebrio molitor)有80%的最高同源性,与棉铃虫(Helicoverpa armigera)等12种昆虫的同源性在70-73%之间,并含有TPI活性功能位点序列——AYEPVWAIGTG。系统发育树显示松墨天牛与赤拟谷盗和大黄粉虫在同一分枝上,而与小火蚁(Wasmannia auropunctata)等昆虫的遗传距离较远。荧光定量PCR分析显示:MaTPI在成虫的表达量高于蛹和幼虫,三者表达量具有显著性差异(P<0.05);MaTPI在成虫腹部的相对表达量显著高于头部、胸部、足、触角和翅(P<0.05);MaTPI在幼虫各组织中的表达量是:脂肪体>体壁>血淋巴>中肠>马氏管(P<0.05)。用11种农药处理松墨天牛幼虫后,发现有3种农药(白僵菌、啶虫脒、马拉硫磷)处理后的松墨天牛MaTPI表达量出现了上调表达,有8种农药(Bt、绿僵菌、印楝素、噻虫啉、灭多威、毒死蜱、杀虫双、敌杀死)处理的表达量出现下调表达。