麥紅吸漿蟲3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶基因SmHMGR的克隆及在滯育與發育變態過程中的表達動態

摘要：【目的】3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A還原酶(HMGR)是保幼激素(JH)合成途徑的限速酶。麥紅吸漿蟲Sitodiplosis mosellana是一種典型的專性幼蟲滯育昆蟲。本研究旨在探討HMGR基因在麥紅吸漿蟲滯育和發育變態過程中的作用。【方法】通過RT-PCR和RACE技術克隆麥紅吸漿蟲滯育前幼蟲HMGR基因全長cDNA序列;利用生物信息學軟件分析HMGR基因核苷酸和其編碼的蛋白氨基酸序列特性;采用qPCR技術測定其在麥紅吸漿蟲滯育不同時期3齡幼蟲及不同發育階段(1-2齡幼蟲、預蛹、初蛹、中蛹和后蛹以及雌雄成蟲)中的mRNA表達水平。【結果】克隆獲得一條麥紅吸漿蟲HMGR基因全長cDNA序列,命名為SmHMGR(GenBank登錄號: MG876766)。該基因全長2 548 bp,其中開放閱讀框長2 328 bp,編碼775個氨基酸,預測的蛋白分子量為84.16 kD,理論等電點為8.29。序列分析發現該基因編碼的蛋白具有HMGR蛋白家族典型的HMG-CoA-reductase-classⅠ催化功能域及其他保守功能基序;序列比對和系統發育分析表明,SmHMGR與達氏按蚊Anopheles darling等長角亞目(Nematocera)昆蟲HMGR的相似性最高、親緣關系最近。SmHMGR在麥紅吸漿蟲滯育前的3齡早期幼蟲中表達量顯著升高,進入滯育后一直維持較高水平,并在滯育后靜息階段的當年12月至翌年1月達到最高。SmHMGR在蛹期表達量低于幼蟲期,預蛹期表達量最低;在雌成蟲中表達量顯著高于在蛹和雄成蟲中的表達量。【結論】SmHMGR的表達與麥紅吸漿蟲發育密切相關,可能在滯育誘導、維持及滯育后靜息狀態的維持及生殖中發揮作用,其表達量的降低可能參與了幼蟲到蛹的變態。