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线粒体(mitochondrion)和核糖体(ribosome),是存再于大多数真核生物细胞中的细胞器。昆虫的一切生命活动都与之密切相关。目前,RNAi(RNA interference)技术已广泛应用于功能基因组学的研究,其在害虫防治方面的价值也已经引起国内外有关学者的重视。本论文对小菜蛾(Plutella xylostella)线粒体复合物ⅢFe—S亚基基因(Pxyl—RISP)和核糖体S16蛋白基因(Pxyl—RpS16)进行了cDNA全长克隆、基因结构、5’上游调控区域序列特征及表达概况的研究,并对线粒体复合物ⅢFe—S亚基基因做了由大肠杆菌诱导的基因沉默效应研究。
本研究采用同源克隆的方法,利用RT-PCR和RACE技术,先后克隆到Pxyl—RISP和Pxyl—RpS16 cDNA的全长序列,在GenBank登录,其基因登录号分别为EU815629和EU818707,蛋白序列的登录号分别为ACF21937和ACF35258。序列测定和结构分析表明:Pxyl—RISP的开放阅读框(ORF)全长为819bp,编码273个氨基酸,预测分子量和等电点分别为28.98 kDa和9.02;Pxyl—RpS16的开放阅读框(ORF)全长为465bp,编码154个氨基酸,预测分子量和等电点分别为17.4 kDa和10.07。
根据编码区序列分别设计了两个基因的特异引物,以小菜蛾基因组为摸板,克隆了Pxyl—RISP和Pxyl—Rp S16的基因组序列,结果表明:Pxyl—RISP基因组全长为2041bp,其中包含三个内含子,大小分别为96bp、577bp和549bp;Pxyl—RpS16的基因组全长为2000 bp,其中包含两个内含子,大小分别为390bp和1118bp。利用Tail-PCR(thermal asymmetric interlaced PCR)原理,根据二者的基因组5’非翻译区分别设计了三条套组引物,以小菜蛾基因组为模板,克隆了Pxyl—RISP和Pxyl—RpS16的5’上游调控序列,其大小分别为2961 bp和390bp,生物信息学分析表明:此部分序列不仅包括TATA—box等启动子核心序列而且含有BR—C Z4,Hb,Dfd,CF2—Ⅱ,HSF等转录因子结合位点。
运用半定量RT-PCR方法,对Pxyl—RISP和Pxyl—RpS16基因在小菜蛾生长发育阶段的表达情况做了研究,其结果表明:Pxyl—RISP和Pxyl—RpS16在所有发育阶段的表达皆不相同,Pxyl—RISP在低龄幼虫期的表达量显著低于蛹及成虫期。Pxyl—RpS16在雌性成虫期的表达量显著高于除4龄幼虫外的其它发育阶段。此部分研究反映了Pxyl—RISP和Pxyl—RpS16的功能适应性表达差异。
根据RNA干扰技术原理,本研究将Pxyl—RISP基因编码区连接到具有双T7启动子的LITMUSTM28i载体,并转染RNaseE突变的E.coli菌株,得到经诱导能产生Pxyl—RISP基因互补的dsRNA E.coli工程菌株并应用于小菜蛾室内生物活性测定,其结果显示:饲喂方法可引起小菜蛾43%的致死率。
本研究从DNA和mRNA水平上揭示了小菜蛾线粒体复合体Ⅲ铁硫亚基基因和核糖体S16蛋白基因的序列和结构特征,并对以核酸为作用靶标的害虫防治方法做了具有一定创新性研究。