基于黏虫转录组的几丁质酶基因筛选和表达分析

来源：环境昆虫学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：张欢欢，戴莉娇，穆晓娅，王亦学，郝曜山，王晓清，吴慎杰

单位：山西农业大学 山西省后稷实验室

摘要：昆虫的几丁质酶对昆虫的生长发育致关重要，是生物农药的重要靶标。本研究使用高通量测序技术对迁飞性害虫黏虫Mythimna separata的中肠和表皮组织进行了转录组测序、序列组装、功能注释及差异表达基因分析。对转录组数据库中鉴定出的几丁质酶基因进行了理化性质的预测，包括cDNA长度、蛋白质分子量、氨基酸序列、等电点、不稳定系数、跨膜结构和蛋白结构域等。使用MEGA软件构建了黏虫和其他昆虫几丁质酶的系统进化树，并通过q-PCR验证了黏虫基因在不同组织和发育阶段的表达模式。通过中肠与表皮的转录组测序，获得了19.42 Gb的数据，在COG、GO、KEGG、KOG、Pfam、Swissprot、eggNOG、nr数据库注释到了25 236个Unigene；基因表达分析结果表明，中肠和表皮的差异表达基因共有3 137个，其中中肠高表达基因有1 872个，表皮高表达基因有1 265个。从转录组数据中鉴定出9个几丁质酶基因，其中7个是新的几丁质酶基因，这些基因的cDNA长度在1 362~9 816 bp，SMART结构预测表明几丁质酶含有1个或多个催化结构域。构建的系统进化树将昆虫几丁质酶基因分为9个亚家族。q-PCR结果表明〖STBX〗MsCht2、MsCht5、MsCht6、MsCht7、MsIDGF1在表皮中表达量较高，MsCht4、MsCht11和MsChi-H在中肠中表达量较高，与转录组数据一致；多数几丁质酶基因在蛹期或预蛹期表达量最高，而MsCht4在5龄期表达量最高，在蛹期表达量很低。黏虫几丁质酶基因表达上存在不同的差异，不同的几丁质酶基因可能具有不同的功能。本研究筛选出了7个新的几丁质酶基因，为黏虫的生物防治提供了新的靶标。研究结果为进一步研究黏虫几丁质酶的功能奠定了基础。

关键词：黏虫,转录组,几丁质酶,基因表达,

基金资助：农业有害生物综合治理山西省重点实验室开放基金（YHSW2015001）；山西省科技重大专项计划“揭榜挂帅”项目课题（202101140601027）；国家自然科学基金杂粮专项（32241042）；国家自然基因重点项目（32130075）;杂粮种质资源创新与分子育种国家实验室（等）课题（202204010910001-34）