松墨天牛热激蛋白MaltHSP40s基因的克隆及表达特性分析

来源：环境昆虫学报杂志2024年第4期北京时间：

作者：杨华磊，李慧，赵培渊，许丹雯仪，李长燕，郝德君

单位：1. 南京林业大学南方现代林业协同创新中心,2. 南京林业大学林学院

摘要：松墨天牛Monochamus alternatus是我国南方林区重要的蛀干害虫，也是我国重大林业外来入侵物种松材线虫Bursaphelenchus xylophilus的主要传播媒介。为探究热激蛋白HSP40在松墨天牛抵御高温胁迫中的功能，基于松墨天牛转录组数据（GenBank登录号：PRJNA548205），通过RT-PCR技术克隆两条松墨天牛HSP40基因，并对其进行生物信息学分析；使用MEGA 7.0软件构建松墨天牛HSP40系统进化树；利用RT-qPCR技术检测16日龄松墨天牛雌雄成虫各组织HSP40基因在不同温度与时间处理条件（35℃、37℃、40℃、42.5℃和45℃；0 h、1 h、2 h 和3 h）下和高温42.5℃处理3 h后的组织表达特性。结果表明：克隆获得松墨天牛两条HSP40基因MaltHSP40-1（GenBank登录号：MW690168）和MaltHSP40-2（GenBank登录号：MW690169），其ORF长度分别为1 206 bp和1 059 bp，分别编码401个和352个氨基酸，分子质量分别约为45.24 kDa和39.25 kDa，等电点分别为6.73和9.07；两条序列中均存在含有保守的HPD基序以及DNA-J结构域；蛋白三维结构中均由N端的4个α螺旋和C端的底物结合域构成。系统进化树显示：MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别与光肩星天牛Anoplophora glabripennis的AglaHSP40-1和AglaHSP40-2遗传距离最近。RT-qPCR结果显示，高温胁迫可诱导松墨天牛HSP40基因的转录表达，雌雄成虫的MaltHSP40-1和MaltHSP40-2分别在35℃和37.5℃的条件下开始表达上调，在40℃或42.5℃时到达峰值，雄虫HSP40的相对表达量和上调倍数均高于雌虫；MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在松墨天牛雌雄成虫的各组织中均有表达，42.5℃处理3 h后，MaltHSP40-1及MaltHSP40-2在各组织中的相对表达量均显著上调，精巢和卵巢中相对表达量最高。本研究表明MaltHSP40-1和MaltHSP40-2作为辅助分子伴侣，参与松墨天牛抵御高温胁迫。研究结果有助于深入探究热激蛋白在松墨天牛应对高温胁迫中的作用，也为揭示气候变暖背景下松墨天牛及松材线虫病的流行成灾机理提供理论依据。

关键词：松墨天牛,高温胁迫,热激蛋白40,耐热性,辅助分子伴侣,

基金资助：国家自然科学基金(32201562)；江苏省自然科学基金(BK20220412)