烟粉虱水平转移基因果胶甲酯酶的鉴定及功能研究

【摘要】：自然界中,植物通过复杂的防御系统来应对不同取食机制的昆虫。随着植物和昆虫的共同进化,昆虫也进化出了规避植物防御系统及提高自身取食的能力。在这种进化过程中,水平基因转移扮演了相当重要的角色。烟粉虱是一种对作物生产造成严重危害的世界性害虫。分析烟粉虱基因组数据发现,烟粉虱体内存在大量通过水平基因转移而来的基因,但是这些基因在烟粉虱体内的作用尚不清楚。果胶甲酯酶(PME)属于碳水化合物酯酶家族CE-8,主要作用是调节细胞壁主要成分-果胶的甲酯化程度,它能够直接或者间接参与植物的防御反应。在烟粉虱基因组中,我们筛选到了一条果胶甲酯酶基因。本研究对该基因的结构和功能进行了分析,为研究烟粉虱水平基因转移提供了理论依据。本研究通过比对转录组、基因组以及基因克隆,排除植物和内共生菌的污染的影响。通过结构分析明确了该基因的特征;通过同源序列进化树分析,确定BtPME来源于植物并且通过某种机制嵌入到烟粉虱基因组内。利用实时荧光定量分析了BtPME基因在烟粉虱不同发育阶段和不同组织中的表达模式。利用RNAi的方法和烟草转基因技术研究了BtPME基因的功能,结果显示,BtPME基因通过诱导寄主植物中的SA信号通路来促进烟粉虱取食,进而使烟粉虱在寄主植物上“表现”良好。基于上述研究,我们证明了通过水平基因转移获得的BtPME基因在烟粉虱中起着非常重要的作用,明确了BtPME基因在烟粉虱中的功能。本研究为烟粉虱水平转移机制研究奠定基础,也为绿色防治烟粉虱提供新的研究方向。