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松墨天牛(Monochamus alternatus)又名松褐天牛、松天牛,属于鞘翅目(Coleoptera)、松墨天牛是危害松树的主要蛀干害虫,更是传播毁灭性病害松材线虫(Bursaphelench xylophilus)病的媒介昆虫,被列为国际国内检疫性害虫。 昆虫表皮的性质,主要由表皮蛋白基因(insect cuticular protein genes,ICPG)所决定,昆虫表皮蛋白(insect cuticular proteins,ICP)是结构蛋白,它和几丁质一起组成昆虫抵御外界环境的屏障--角质层。昆虫的表皮对昆虫适应复杂多变的生存环境至关重要,还是覆盖机体的细胞外结构,为昆虫提供有效的保护,以抵御环境中有害因素的影响,在昆虫的整个发育阶段,提供可变的机械性能,营造昆虫发育的最优环境。 本研究利用3’RACE末端全长扩增方法扩增3’端序列,抽提松墨天牛总RNA,先由Reverse Transcriptase M-MLV(RNase H-)将Poly(A)+RNA反转录成cDNA,然后再使用TaKaRa LA Taq,以反转录的cDNA为模板,进行套式PCR反应,扩增出松墨天牛表皮蛋白cDNA的3’末端的序列,经DNASTAR软件分析拼接获得到松墨天牛幼虫表皮蛋白(MoalICP)全序列。利用NCBI在线工具ORF finder搜索其开放阅读框。其开放阅读框(ORF)长为408bp,编码135个氨基酸,表皮蛋白的分子量为14507.417 Da。含有广义Rebers&Riddiford Consensus(R&R保守基序),属于IPG中CPR基因家族成员。分别利用ProtScale程序、TMpred和COILS Server在线分析松墨天牛表皮蛋白的理化性质和疏水性,对松墨天牛表皮蛋白进行在线跨膜区分析和卷曲螺旋预测分析,可知谷氨酸和缬氨酸含量最多,各有13个,占9.63%;丝氨酸和丙氨酸含量次之,各有11个,占8.15%;整个序列不含精氨酸。其中酸性氨基酸残基(Asp+Clu)20个,碱性氨基酸残基(Arg+Lys)7个。MoalICP大约在10氨基酸位有一个含有一个典型的疏水性区域,属于亲水性氨基酸,在10氨基酸位到26氨基酸位左右含有一个跨膜片段,方向为膜内向膜外,与该蛋白质的疏水性区域分析结果基本一致。COILS预测到的MoalICP含有两个卷曲螺旋。通过National Center forBiotechnology Information网络平台及GENEDOC软件比较与其他昆虫的相似性,发现与家蚕幼虫表皮蛋白的一致性最高,高达86%,与家蚊,佛罗里达弓背蚁等昆虫的相似性也达76%以上。采用SABLE在线分析软件,并用在线视图工具POLYVIEW将预测结果转化为图形形式输出,结果表明该蛋白二级结构为混合型,N-末端和后端区域都包含了螺旋、折叠和无规则卷曲等多形式。将天牛幼虫(3~4龄)解剖分离,选取其头部,体壁,利用SYBR GreenⅠ染料法进行Real-time PCR,成功检测表皮蛋白基因在头部和体壁的表达量差异,以头部为对照,体壁中表皮蛋白基因的表达量约为其2/5倍。 本论文从松墨天牛幼虫中克隆出表皮蛋白基因,扩增出基因全序列,运用生物信息学方法对该基因进行序列分析,并进行了该基因不同部位的表达差异分析,为进一步研究松墨天牛表皮蛋白的生理功能奠定基础。