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芒果點(diǎn)斑螟不同發(fā)育階段轉(zhuǎn)錄組及保幼激素和蛻皮激素相關(guān)基因分析

2024-01-01 00:00:00彭鵬唐瑩瑩覃昱茗楊世安黃國(guó)弟李日旺羅世杏陳永森
關(guān)鍵詞:轉(zhuǎn)錄組

摘要:【目的】探明芒果點(diǎn)斑螟(Citripestis eutraphera)不同發(fā)育階段的轉(zhuǎn)錄組差異,挖掘保幼激素(JH)和蛻皮激 素(Ecd)合成等生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因,為芒果點(diǎn)斑螟特異性防治和研發(fā)環(huán)保型生長(zhǎng)調(diào)節(jié)類殺蟲劑打下基礎(chǔ)?!痉椒ā坷酶咄繙y(cè)序技術(shù)對(duì)芒果點(diǎn)斑螟幼蟲、蛹和成蟲進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序、數(shù)據(jù)組裝、功能注釋和比較分析,篩選出JH和Ecd合成相關(guān)基因,并通過實(shí)時(shí)熒光定量PCR進(jìn)行驗(yàn)證。【結(jié)果】芒果點(diǎn)斑螟幼蟲、蛹和成蟲3個(gè)階段共組裝得到254154條 Unigenes。幼蟲與蛹階段比較篩選出10688個(gè)差異表達(dá)基因(DEGs),幼蟲與成蟲階段比較篩選出10041個(gè)DEGs,蛹 與成蟲階段比較篩選出12896個(gè)DEGs;將DEGs進(jìn)行Nr數(shù)據(jù)庫比對(duì),結(jié)果顯示與臍橙螟蛾(Amyelois transitella)的序 列相似度最高;進(jìn)行GO功能注釋分析,共注釋到61266條Unigenes,各發(fā)育階段芒果點(diǎn)斑螟的DEGs多富集在細(xì)胞結(jié)構(gòu)體、細(xì)胞過程、催化活性和結(jié)合等過程;在KEGG數(shù)據(jù)庫中共有14731條Unigenes得到注釋,涉及147個(gè)代謝通路, DEGs富集在代謝過程、核糖體和氧化磷酸化過程等通路的數(shù)目較多,篩選出49條Unigenes涉及JH和Ecd合成相關(guān)基 因,對(duì)DIB、JHAMT、FPPP、ALDH-I和ALDH-2等5個(gè)DEGs進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR分析,結(jié)果ALDH-I、ALDH-2DIB和 DIB在蛹期高表達(dá),且相對(duì)表達(dá)量顯著高于其他時(shí)期(P

關(guān)鍵詞:芒果點(diǎn)斑螟;轉(zhuǎn)錄組;基因注釋;保幼激素;蛻皮激素

文章編號(hào):2095-1191(2024)03-0710-11

中圖分類號(hào):S436.679

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

Transcriptome analysis and juvenile hormone and ecdysone related genes of Citripestis eutraphera at differentdevelopmental stages

PENG Peng, TANG Ying-ying, QIN Yu-ming, YANG Shi-an, HUANG Guo-di,

LI Ri-wang, LUO Shi-xing, CHEN Yong-sen*

(Guangxi Subtropical Crops Research Institute/Guangxi Engineering Research Center of Green and Efficient Development for Mango Industry/Guangxi Key Laboratory of Quality and Safety Control for Subtropical Fruits,Nanning, Guangxi 530001, China)

Abstract: 【Objective】 To explore the transcriptome differences of Citripestis eutraphera at different developmental stages, and to explore the growth and development related genes such as juvenile hormone (JH) and ecdysone (Ecd), so as to lay a foundation for the development of the specific prevention and control of C. eutraphera and the development ofenvironmentally friendly growth regulation insecticides. 【Method】High-throughput sequencing technology was used to perform transcriptome sequencing, data assembly, functional annotation and comparative analysis on the larvae, pupae and adults of C. eutraphera. The genes related to JH and Ecd synthesis were screened and verified by real-time fluores- cence quantitative PCR. 【Result】The results showed that a total of 254154 unigenes were obtained in the three stages of larvae, pupae and adults. A total of 10688 differentially expressed genes (DEGs) were identified by comparing the larval and pupal stages, and 10041 DEGs were screened by comparing the larval and adult stages. A total of 12896 DEGs were screened out from pupae and adults. The DEGs were compared with Nr database, and the results showed that the sequence similarity with the Amyelois transitella was the highest. GO functional annotation analysis was performed, and a total of 9786 Unigenes were annotated. The DEGs of C. eutraphera at different developmental stages were mostly enriched in cel- lular structure, cellular process, catalytic activity and binding. There were a total of 14731 unigenes being annotated in the KEGG database, involving 147 metabolism pathways, and most of them were enriched in metabolic pathways and ri- bosomes, oxidative phosphorylation processes. A total of 49 unigenes related to JH and Ecd synthesis were screened, of which DIB, JHAMT, FPPP, ALDH-1 and ALDH-2 DEGs were analyzed by real-time fluorescence quantitative analysis.ALDH-1,ALDH-2 and DIB expressed highly pupae stage,and the relative expression waw significantly higher than other stages (Plt;0.05, the same below),F(xiàn)PPP and JHAMT expression was low at larvae stage,and the relative expression was significantly lower than other stages. [Conclusion ]Based on transcriptome analysis, the DEGs of C. eutraphera at various developmental stages are mainly enrich in cellular structure, cellular process, and catalytic activity, with a predominant enrichment to metabolism-related pathways. A total of 49 genes related to JH and Ecd synthesis are screened out. The expression of DIB, JHAMT, FPPP, ALDH-1 and ALDH-2 genes displays significant variations across different developmental stages of C. eutraphera and potentially exert crucial roles in the growth and development of C. eutraphera.

Key words: Citripestis eutraphera; transcriptome; gene annotation; juvenile hormone; ecdysone

Foundation items: Guangxi Science and Technology Major Project (Guike AA22068098) ; Guangxi InnovationTeam Construction Project of China Agriculture Research System (nycytxgcxtd-2021-06-01) ; Basic Research Project of Guangxi Academy of Agricultural Sciences( Guinongke 2021YT141, Guinongke 2022YM22)

0 引言

【研究意義】芒果點(diǎn)斑螟(Citripestis eutraphera) 隸屬于鱗翅目(Lepidoptera)螟蛾科(Pyralidae)斑螟 亞科(Phycitinae),主要分布在印度尼西亞、印度和 澳大利亞北部等地區(qū),該蟲于2014年在印度班加羅 爾市首次被報(bào)道(Singh et al.,2021),我國(guó)于2017年 在福建泉州口岸首次查獲,寄主包括芒果、腰果和石 斛等(Hiremath et al.,2017)。其通過幼蟲危害果實(shí), 自果實(shí)中上部開始蛀蝕芒果果皮,隨后向內(nèi)蛀蝕果 肉,蛀口處有蟲糞,導(dǎo)致果實(shí)落果,在印度卡納塔克 邦對(duì)芒果Alphonso品種的平均危害率達(dá)30%(Ja- yanthi et al.,2015)。目前已在廣西境內(nèi)發(fā)現(xiàn),通過形 態(tài)學(xué)分析和CO1基因比對(duì)分析后確認(rèn)為芒果點(diǎn)斑 螟,是近年來新發(fā)現(xiàn)的芒果重要害蟲之一。在昆蟲生長(zhǎng)發(fā)育過程中,保幼激素(Juvenile hormone,JH)與蛻皮激素(Ecdysone,Ecd)在昆蟲組織凋亡重建等 變態(tài)發(fā)育生理活動(dòng)中相互作用,實(shí)現(xiàn)對(duì)生長(zhǎng)、蛻皮、 變態(tài)及生殖等生理活動(dòng)的調(diào)控,因此,探究JH和Ecd 的合成代謝,可為害蟲防治和環(huán)保型農(nóng)藥開發(fā)提供 靶標(biāo)方向?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】高通量轉(zhuǎn)錄組測(cè)序可有效挖掘生物學(xué)性狀與目的性狀表達(dá)及遺傳調(diào)控等功 能基因,已在多種鱗翅目昆蟲不同發(fā)育階段的分子 機(jī)制研究中應(yīng)用,廖永林等(2020)對(duì)草地貪夜蛾雄 成蟲和5齡幼蟲進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組分析,發(fā)現(xiàn)解毒代謝相 關(guān)基因多處于下調(diào)狀態(tài);李亦松等(2021)在對(duì)梨小食心蟲的成蟲、蛹和幼蟲進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組比較時(shí)篩選出 49個(gè)ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因來進(jìn)行驗(yàn)證。此外,轉(zhuǎn)錄組 測(cè)序也應(yīng)用于滯育和激素合成代謝等方面,張博等 (2020)篩選出傘裙追寄蠅滯育相關(guān)基因454個(gè),其 中保幼激素酯酶顯著下調(diào)82倍;李永麗等(2022)在 對(duì)桃小食心蟲頭部轉(zhuǎn)錄組測(cè)序中鑒定出7個(gè)與JH合 成代謝相關(guān)的基因。JH主要功能為保持幼蟲特性, 遏制化蛹階段的變態(tài)過程(胡冬春等,2023)。低水 平的JH可實(shí)現(xiàn)昆蟲生殖滯育,在沉默異色瓢蟲JH受體基因后,其生殖滯育發(fā)生,使用外源JH類似物處理后,生殖滯育解除(高俏,2021)。同時(shí),成蟲JH滴度還會(huì)影響雌蟲生殖和交配等行為,當(dāng)JH滴度增 加時(shí),黏蟲總產(chǎn)卵量、懷卵量和產(chǎn)卵歷期均增加(李 澤,2022)。JH合成路徑包括乙酰輔酶A(acetyl-CoA)、異戊烯醇焦磷酸(IPP)、法尼焦磷酸(FPP)和法尼酸(FA),最后法尼酸被細(xì)胞色素氧化酶和保幼激素酸甲基轉(zhuǎn)移酶(JHAMT)等催化形成JH,在鱗翅目昆蟲中JH存在形態(tài)為JHⅢ(柳鵬飛等,2021)。JHAMT作為JH合成通路的終端酶,是JH的限速酶之一,在家蠶5齡后期,JHAMT滴度降低,對(duì)家蠶JHAMT基因過表達(dá)后會(huì)出現(xiàn)幼蟲阻滯等現(xiàn)象(張麗,2023);此外,F(xiàn)PP作為倍半萜前體物質(zhì),已證明其是鱗翅目昆蟲JH合成的限速酶之一,目前已被作為昆蟲幼蟲的殺蟲靶標(biāo)位點(diǎn),沉默或喂食JHAMT和FPP酶抑制劑可使幼蟲發(fā)育受阻,雌蟲個(gè)體卵巢發(fā)育受阻,導(dǎo)致死亡(Liu et al.,2018;Picard et al.,2021)。Ecd是由昆蟲體內(nèi)的膽固醇通過22-羥化酶(Phantom CYP306A1)、2-羥化酶(Disembodied CYP302A1)和20-羥化酶(Shadow CYP315A1)催化 合成,主要調(diào)控幼蟲蛻皮和末齡幼蟲變態(tài)過程(林曼 婷等,2022),使用Ecd處理大猿葉甲和美洲棉鈴蟲 可解除其滯育過程(Reynolds et al.,2019;Guo et al.,2021)。在豆天蛾滯育形成過程中,Ecd大量增加,JH合成減少(郭明明等,2023)?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】芒 果點(diǎn)斑螟作為新發(fā)現(xiàn)的芒果害蟲之一,目前國(guó)內(nèi)外 未見對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析及對(duì)其JH和Ecd合 成代謝相關(guān)基因闡釋的研究報(bào)道?!緮M解決的關(guān)鍵問 題】通過對(duì)芒果點(diǎn)斑螟不同發(fā)育階段轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn) 行功能注釋,篩選生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)基因,并對(duì)相關(guān)基因 進(jìn)行差異表達(dá)分析,旨在鑒定出JH和Ecd合成相關(guān) 基因,為后續(xù)芒果點(diǎn)斑螟特異性防治和研發(fā)環(huán)保型 生長(zhǎng)調(diào)節(jié)類殺蟲劑打下基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

芒果點(diǎn)斑螟收集飼養(yǎng)于廣西亞熱帶作物研究所 國(guó)家芒果種質(zhì)資源保護(hù)廣西創(chuàng)新基地內(nèi),于人工氣 候培養(yǎng)箱中連續(xù)培養(yǎng)。飼養(yǎng)條件:溫度(25±1)℃、相 對(duì)濕度(70+10)%,光周期L:D=16h:8h。

1.2總RNA提取

分別以芒果點(diǎn)斑螟健康3齡幼蟲、蛹和成蟲作 為試驗(yàn)組,各蟲態(tài)分別選取3頭放入1.5mL離心管, 將離心管浸入液氮中10min后取出置于-80℃冰箱保 存。采用TRIzol reagent試劑(美國(guó)Invitrogen公司) 對(duì)芒果點(diǎn)斑螟總RNA進(jìn)行提取,使用RQ1酶消解DNA,稀釋后通過1.5%瓊脂糖凝膠電泳和Nano- Drop 2000分光光度計(jì)(美國(guó)ThermoFisher Scientific 公司)檢測(cè)對(duì)RNA進(jìn)行質(zhì)檢。

1.3轉(zhuǎn)錄組測(cè)序與拼接組裝

委托上海元莘生物醫(yī)藥科技有限公司采用 Hiseq 2000 Truseq SBS Kit v3(美國(guó)Illumina公司)高 通量測(cè)序平臺(tái)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序。通過Oligo(dT)磁 珠(美國(guó)Invitrogen公司)富集帶有poly(A)尾的mRNA。隨后在NEB Fragmentation Buffer中用二價(jià) 陽離子將得到的mRNA隨機(jī)打斷,按照NEB普通建 庫方式建庫。采用TruseqTMRNA sample prep Kit試 劑盒(美國(guó)IIlumina公司)進(jìn)行文庫構(gòu)建,將測(cè)序所得的序列進(jìn)行質(zhì)控分析,去除Reads中的接頭序列; 剪切前去除5'端含有非AGCT的堿基;修剪測(cè)序質(zhì) 量較低的Reads末端(測(cè)序質(zhì)量值小于Q20);去除含 N比例達(dá)10%的Reads;舍棄接頭及質(zhì)量修剪后長(zhǎng)度 小于25 bp的小片段;將過濾后的Clean reads利用 Trinity拼接得到轉(zhuǎn)錄本(Transcript),并篩選每個(gè)基因簇中最長(zhǎng)的作為Unigene用于后續(xù)分析。得到 Unigenes后,對(duì)Nr、Swiss-Prot、STRING、GO、KEGG和Pfam等6大數(shù)據(jù)庫的基因功能進(jìn)行注釋。

1.4差異基因篩選及功能注釋

利用Hisat2和DESeq2進(jìn)行試驗(yàn)組間基因表 達(dá)水平比較,以Plt;0.05篩選差異表達(dá)基因(Differen- tially expressed genes,DEGs)。采用clusterProfiler對(duì) DEGs進(jìn)行GO功能注釋和KEGG信號(hào)通路富集分析。

1.5實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證

根據(jù)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序分析結(jié)果,選擇JH和Ecd合成通路上差異顯著的5個(gè)基因,利用Primer Express 3.0設(shè)計(jì)特異性引物,以18SrRNA為內(nèi)參(表1),引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成,使用HiScript 1st Strand cDNA Synthesis Kit 試劑盒(日本 TaKaRa 公司)對(duì)RNA進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄合成cDNA,采用SYBR Green法進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR。PCR反應(yīng)體系10.0pL:cDNA模板1.0pL,上、下游引物(0.5μmol/L)各0.5μL, 2×SYBR GreenMix(日本TaKaRa公司)5.0 uL,ddH2O 補(bǔ)足至10.0pL。擴(kuò)增程序:95℃預(yù)變性5min;95℃ 10s,60℃30s,進(jìn)行44個(gè)循環(huán);60℃5s至95℃5s 連續(xù)掃描,0.5℃作為1個(gè)梯度,掃描0.5s。芒果點(diǎn)斑螟幼蟲、蛹和成蟲各設(shè)置3個(gè)生物學(xué)重復(fù),每個(gè)樣本 進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。相對(duì)表達(dá)量采用2-4Ac法計(jì)算。

2結(jié)果與分析

2.1轉(zhuǎn)錄組測(cè)序質(zhì)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

對(duì)芒果點(diǎn)斑螟9個(gè)樣本的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行分析,共 獲得68.913 Gb的Clean data,各樣本Clean data平均

數(shù)據(jù)量為7.657Gb,Q30堿基百分比在95.9613%以上,GC含量在45.0562%~50.4375%,數(shù)據(jù)可滿足生物信息學(xué)分析相關(guān)要求。使用Trinity對(duì)所有樣本Clean data進(jìn)行從頭組裝,并對(duì)組裝結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化評(píng)估,結(jié)果顯示,組裝得到的Unigenes有254154條,GC含量為41.55%,N50平均長(zhǎng)度有716bp。

2.2DEGs分析結(jié)果

芒果點(diǎn)斑螟轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)質(zhì)控后將Unigenes與 GO、KEGG、Nr、Pfam、Swiss-Prot和STRING等多個(gè) 數(shù)據(jù)庫比對(duì),共有32493條Unigenes在至少1個(gè)數(shù)據(jù)庫中獲得功能注釋,227條Unigenes在所有數(shù)據(jù)庫中均能獲得注釋,有221661條Unigenes未得到注釋信息(表2)。其中,Nr數(shù)據(jù)庫中注釋到的Unigenes數(shù)目最多,為30606條,占總Unigenes的12.04%;其次為KEGG數(shù)據(jù)庫,注釋到14731條Unigenes,占5.80%,涉及147個(gè)代謝通路;STRING數(shù)據(jù)庫中注釋到的Unigenes數(shù)目最少,為920條,占0.36%。

通過與Nr庫比對(duì),獲得芒果點(diǎn)斑螟Unigenes序 列與近緣種屬的近似情況并獲得同源序列的功能 信息,共有30606條Unigenes獲得注釋(圖1)。匹配較多的物種主要有臍橙螟蛾(Amyelois transitella) 和斜紋夜蛾(Spodoptera litura),分別占19.62%和 3.9%。可見,在轉(zhuǎn)錄組水平上芒果點(diǎn)斑螟與臍橙螟 蛾的序列相似度最高。

基于Unigenes的表達(dá)量定量結(jié)果進(jìn)行試驗(yàn)組間 差異分析,獲得2組間發(fā)生差異表達(dá)的Unigenes,幼蟲與蛹階段比較,篩選出10688個(gè)DEGs,其中表達(dá) 上調(diào)基因4654個(gè),表達(dá)下調(diào)基因6034個(gè);幼蟲與成 蟲階段比較,篩選出10041個(gè)DEGs,其中表達(dá)上調(diào) 基因4522個(gè),表達(dá)下調(diào)基因5519個(gè);成蟲與蛹階段 比較,篩選出12896個(gè)DEGs,其中表達(dá)上調(diào)基因 6699個(gè),表達(dá)下調(diào)基因6197個(gè)(圖2)。

2.3DEGs的GO功能注釋分析結(jié)果

GO功能注釋分析結(jié)果顯示,共有9768條芒果點(diǎn)斑螟Unigenes被劃分為42個(gè)功能條目,其中生物學(xué)過程注釋到的Unigenes最多,共有20個(gè)功能條目,占56.33%;分子功能注釋到的Unigenes有14986條, 共有19個(gè)功能條目,占22.46%;細(xì)胞組分注釋到的 Unigenes有3個(gè)功能條目,占19.42%(圖3)。

通過不同階段芒果點(diǎn)斑螟DEGs的GO功能注 釋分析發(fā)現(xiàn),DEGs多富集在細(xì)胞結(jié)構(gòu)體、細(xì)胞過程、 催化活性和結(jié)合等過程,其中蛹到成蟲過程富集在 細(xì)胞結(jié)構(gòu)體的上調(diào)基因數(shù)量最多,為744個(gè);從蛹到 成蟲過程中,富集在發(fā)育過程的上調(diào)基因240個(gè),下 調(diào)基因167個(gè),幼蟲到蛹過程中上調(diào)基因130個(gè),下 調(diào)基因211個(gè),幼蟲到成蟲過程中上調(diào)基因133個(gè),下 調(diào)基因217個(gè)(表3)。涉及到Ecd生物合成過程的基因(Ecdysone biosynthetic process,go:0006697)有 7個(gè),涉及到JH生物合成過程的基因(Juvenile hor- mone biosynthetic process,go:0006718)有4個(gè)。

2.4DEGs的KEGG信號(hào)通路富集分析結(jié)果

KEGG信號(hào)通路富集分析結(jié)果(圖4)顯示,共有14181個(gè)DEGs在KEGG數(shù)據(jù)庫中注釋成功,主要 分為六大類功能,包括代謝(7681個(gè),54.16%)、有機(jī)系 統(tǒng)(458個(gè),3.23%)、遺傳信息處理(3100個(gè),21.86%)、細(xì)胞過程(1407個(gè),9.92%)、環(huán)境信息處理(1446個(gè),10.20%)和人類疾病(89個(gè),0.63%)(圖4)。

DEGs富集在代謝過程、核糖體和氧化磷酸化過 程等通路的數(shù)目較多(圖5)。在蛹到成蟲過程, DEGs主要富集在核糖體、代謝過程、糖酵解和氨酰 tRNA生物合成等通路;在幼蟲到蛹過程主要富集在 氨基酸生物合成、TCA循環(huán)和糖酵解等通路;在幼蟲到成蟲過程主要富集在氨基酸的生物合成、TCA循環(huán)和細(xì)胞色素P450藥物代謝等通路。昆蟲激素生 物合成通路在昆蟲JH和Ecd生物合成中起重要作 用,本研究共檢測(cè)到49條Unigenes涉及昆蟲激素生物合成富集通路,其中包括32條Unigenes合成乙醛脫氫酶(ALDH)、11條合成保幼激素環(huán)氧水解酶 (JHEH)、1條合成蛻皮甾體2-羥化酶(DisembodiedCYP302A1)、1條合成保幼激素酸甲基轉(zhuǎn)移酶(JHAMT)、1條合成法尼基磷酸酶(FPPP)和3條合 成其他酶類,為下一步鑒定芒果點(diǎn)斑螟生長(zhǎng)發(fā)育因 子提供了研究基礎(chǔ)。

2.5實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證結(jié)果

以不同階段芒果點(diǎn)斑螟cDNA為模板,選擇JH和Ecd合成通路上差異顯著的5個(gè)DEGs(DIB、JHAMT、FPPP、ALDH-1和ALDH-2)進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR驗(yàn)證,結(jié)果(圖6)顯示,JHAMT基因在成蟲體內(nèi)表達(dá)量最高,與在幼蟲體內(nèi)的表達(dá)量差異 顯著(Plt;0.05,下同),ALDH和DIB基因均在蛹過程中表達(dá)量顯著高于幼蟲和成蟲,F(xiàn)PPP基因在蛹過 程中的表達(dá)量最高,與成蟲體內(nèi)的表達(dá)量差異不 顯著(Pgt;0.05),但顯著高于在幼蟲體內(nèi)的表達(dá)量。

3討論

芒果點(diǎn)斑螟作為近年來新發(fā)現(xiàn)的害蟲,目前已 在廣西南寧和百色境內(nèi)發(fā)生,且有逐步向貴州和云 南蔓延的趨勢(shì)。本研究對(duì)芒果點(diǎn)斑螟幼蟲、蛹和成 蟲進(jìn)行了轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,共得到254154條Unigenes,基因功能注釋結(jié)果顯示,共有32493條Unigenes在至少1個(gè)數(shù)據(jù)庫中得到注釋,221661條Unigenes未 得到注釋信息,可能由于部分序列組裝長(zhǎng)度過短,或 未知基因非編碼序列。

在GO功能注釋分析中,不同發(fā)育階段的DEGs 多富集在細(xì)胞結(jié)構(gòu)體、細(xì)胞過程、催化活性和結(jié)合等 過程中,說明相關(guān)細(xì)胞活動(dòng)可以對(duì)各種物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn) 運(yùn)和信號(hào)傳遞交流(Zhao,2020),可影響昆蟲的整個(gè) 發(fā)育階段。催化活性為分子功能中最多的富集功能, 主要參與芒果點(diǎn)斑螟發(fā)育階段各類酶的催化(Gau-tam et al.,2020)。KEGG信號(hào)通路富集分析顯示,氧 化磷酸化和核糖體通路在芒果點(diǎn)斑螟3個(gè)生長(zhǎng)階段 均富集較多,氧化磷酸化是生物體分解過程中釋放 能量和合成ATP的重要途徑,核糖體蛋白主要參與 蛋白質(zhì)的合成轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞凋亡等生理過程。幼蟲到蛹階段,幼蟲生長(zhǎng)速度加快,DEGs在脂肪酸代謝及 脂肪酸降解通路富集,說明可能與昆蟲加快組織新 陳代謝有關(guān),同時(shí)脂肪酸也是形成細(xì)胞膜的成分之 一(王宇翔等,2022);幼蟲到蛹和成蟲階段,KEGG信號(hào)通路富集分析結(jié)果顯示,DEGs主要富集在氨基 酸、糖類、脂類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)合成代謝等過程,推測(cè)由于化蛹階段需要大量能量,因此加快了糖類、脂 類和蛋白質(zhì)等物質(zhì)的代謝,用于維持蛹階段體內(nèi)能 量供給和消耗(Chen et al.,2017);幼蟲到成蟲階段 DEGs主要富集在氨基酸生物合成和細(xì)胞色素P450 藥物代謝等通路,這些富集通路對(duì)幼蟲到成蟲生長(zhǎng) 發(fā)育過程中器官的功能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和生理生化功能 完善有重要作用(Liu et al.,2014)。此外,鈣信號(hào)通 路共注釋到165個(gè)基因,主要功能為與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線 粒體上的鈣離子通道控制Ca2+的釋放和進(jìn)入,可能參與JH和Ecd的運(yùn)輸調(diào)控等功能(李欣等,2023)。JH在調(diào)控昆蟲生長(zhǎng)和變態(tài)發(fā)育中發(fā)揮重要作 用(洪芳等,2016),在昆蟲化蛹前JH水平下降,幼蟲才能正?;?,JHAMT作為昆蟲合成JH的終端酶(Zhang et al.,2016;陳金霞等,2023),其趨勢(shì)與昆蟲體內(nèi)JH滴度變化基本一致。在桔小實(shí)蠅、黑腹果蠅和 馬鈴薯甲蟲中,JHAMT基因(BdjJHAMT、DmjJHAMT 和LdjJHAMT)的表達(dá)量在幼蟲階段表達(dá)量極低,進(jìn)入化蛹階段開始上升(Fu et al.,2016;周琪皓,2021),在本研究中,JHAMT基因在芒果點(diǎn)斑螟幼蟲階段低表達(dá),蛹和成蟲階段高表達(dá),與Fu等(2016)和周琪皓(2021)的研究結(jié)果一致,證明JHAMT在昆蟲合成JH的限速酶之一,在扁角豆芫菁1~3齡幼蟲 中含量較低,與蛹和成蟲含量差異顯著(周治成, 2022),本研究結(jié)果與之類似。DIB是由酮二醇轉(zhuǎn)化為Ecd時(shí)4個(gè)羥化酶之一(柳鵬飛等,2021),在意大利蝗卵中,DIB和蛻皮激素受體(EcR)一起參與其發(fā)育調(diào)控,其在卵滯育階段高表達(dá)(趙娜等,2023),而 在本研究中,DIB基因在蛹期高表達(dá),顯著高于其他發(fā)育階段,說明DIB基因可能參與幼蟲到蛹之間器 官轉(zhuǎn)變和成蟲器官形成等過程(林曼婷等,2022)。 但由于本研究未采用末齡幼蟲作為試蟲,因此DIB 和FPPP基因在末齡幼蟲體內(nèi)表達(dá)量仍需進(jìn)一步 研究。

4結(jié)論

本研究通過不同發(fā)育階段芒果點(diǎn)斑螟的轉(zhuǎn)錄組 分析,發(fā)現(xiàn)DEGs多富集在細(xì)胞結(jié)構(gòu)體、細(xì)胞過程、 催化活性和結(jié)合等過程,且主要富集在代謝相關(guān) 通路中,同時(shí)篩選出49條與JH和Ecd合成相關(guān)的基因,其中DIB、JHAMT、FPPP、ALDH-1和ALDH-2等 基因在芒果點(diǎn)斑螟不同發(fā)育階段表達(dá)差異顯著,可 能在芒果點(diǎn)斑螟生長(zhǎng)發(fā)育中發(fā)揮重要作用。

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(責(zé)任編輯麻小燕)

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