中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (22): 4483-4494.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.22.008
收稿日期:
2024-07-13
接受日期:
2024-08-24
出版日期:
2024-11-16
发布日期:
2024-11-22
通信作者:
联系方式:
袁国庆,E-mail:yuangq1001@163.com。
基金资助:
YUAN GuoQing(), CHEN ErHu(
), TANG PeiAn
Received:
2024-07-13
Accepted:
2024-08-24
Published:
2024-11-16
Online:
2024-11-22
摘要:
【背景】低温可以引起变温动物的适应性反应,其中储粮重要害虫锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)对低温环境展现出极强的适应能力。线粒体编码基因对维持生物体的呼吸代谢和ATP合成至关重要,其在昆虫中具有多种功能,然而线粒体基因在昆虫中的低温适应性功能知之甚少。【目的】明确线粒体编码基因在储粮害虫锈赤扁谷盗低温适应性形成过程中的作用。【方法】测定两个锈赤扁谷盗地理种群ST(石塘)和CK(长康)试虫在致死低温(-20 ℃)下的耐受性;利用CO2检测仪和ATP含量试剂盒测定ST和CK种群锈赤扁谷盗的呼吸速率和ATP含量;通过RT-qPCR技术测定ST和CK种群锈赤扁谷盗之间13个线粒体编码基因的相对表达水平;利用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术沉默锈赤扁谷盗关键线粒体编码基因ND6和ATP6,并分析ND6和ATP6被有效沉默后锈赤扁谷盗的另外12个线粒体编码基因表达水平、呼吸速率、ATP含量以及低温耐受性变化情况。【结果】锈赤扁谷盗CK种群的低温耐受性高于ST种群,而CK种群的呼吸速率和ATP含量仅为ST种群的58.68%和62.54%,并且CK种群除ND3外的12个线粒体编码基因表达水平均显著低于ST种群。ST和CK种群的低温耐受性与生理指标(呼吸速率、ATP含量和线粒体编码基因表达水平)之间存在负相关关系。通过饲喂dsRNA有效沉默关键线粒体编码基因ND6和ATP6后,锈赤扁谷盗呼吸速率和ATP含量显著降低,低温耐受性显著增强。【结论】线粒体编码基因ND6和ATP6调控能量代谢参与锈赤扁谷盗低温耐受性形成。
袁国庆, 陈二虎, 唐培安. 线粒体编码基因ND6和ATP6介导锈赤扁谷盗低温耐受性形成的机制[J]. 中国农业科学, 2024, 57(22): 4483-4494.
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表1
本研究RT-qPCR所用引物序列"
引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′ to 3′) | 产物长度 Product length (bp) | R2 | 扩增效率 Amplification efficiency (%) |
---|---|---|---|---|
ND1-F | TAATGGGTTAGTTCAGCCTT | 296 | 1.000 | 91.464 |
ND1-R | AAATAGTTTGAGCAACAGCC | |||
ND2-F | TAGTATATGGCTAGGACTGGA | 92 | 1.000 | 88.099 |
ND2-R | TTAAGGCTGATTCTGATGGA | |||
ND3-F | TTGACCCTAAATCTACCGCA | 219 | 0.993 | 102.414 |
ND3-R | TGGCTCAGTTTAAGGCTCCT | |||
ND4-F | TGCTTATTCTTCTGTTGCTC | 166 | 0.991 | 102.742 |
ND4-R | ACTTCGTCTATGAGTTCGTT | |||
ND4L-F | TTAACTATAAGTGTATGTGAGGG | 63 | 0.996 | 91.195 |
ND4L-R | ATAATATAATCATTTCCATGC | |||
ND5-F | GCCCTTTCAACTTTAAGTCA | 89 | 0.995 | 106.11 |
ND5-R | TAAAGCCTTAAAGAGGGCAT | |||
ND6-F | TCACCCCTTATCTTTCGGAGT | 188 | 0.999 | 90.76 |
ND6-R | TGAAATTTTTCATTAGAGGCTACA | |||
Cytb-F | GAGGTGCCACAGTTATTAC | 109 | 0.992 | 102.519 |
Cytb-R | CGAGTTAATGTTGCGTTATC | |||
COXI-F | TGCTCATGGAGGATCTTCAG | 122 | 0.994 | 102.676 |
COXI-R | TTATACCTTGGGGCCGTATA | |||
COXII-F | CGTTCGTCCAATAATTGTTG | 128 | 0.998 | 93.275 |
COXII-R | AAGTCCTTCCGATTCCAG | |||
COXIII-F | CGCCGTTTACTATTGCTGAT | 153 | 0.993 | 103.234 |
COXIII-R | ACCCAAAATGGTGAGTTCTT | |||
ATP6-F | ATATTAGCCCATTTAGTCCCACA | 115 | 0.998 | 93.255 |
ATP6-R | CAGATAGCCGGACAGCCAAA | |||
ATP8-F | TTCCTCAAATAGCCCCTTTAAGT | 50 | 0.997 | 97.458 |
ATP8-R | AGTAAAATAGAAGAAAAGAGTTAAT | |||
RPS13-F | ATCCGTAAGCATTTGGAACG | 162 | 0.997 | 91.571 |
RPS13-R | AGCCACTAAGGCTGAAGCTG | |||
EF1α-F | CCAGGCATGGTAGTGACCTT | 184 | 0.999 | 96.033 |
EF1α-R | TTGGAGGGTTGTTTTTGGAG |
表2
本研究所用dsRNA合成引物序列"
引物名称 Primer name | 引物序列 Primer sequence (5′ to 3′) |
---|---|
dsND6-F | gatcctaatacgactcactataggACCCCTTATCTTTCGGAGTTACA |
dsND6-R | ggatcctaatacgactcactataggGCGTAATGGGCCATATTTGATAT |
dsATP6-F | ggatcctaatacgactcactataggTTTCCTCATTTGACCCCTCA |
dsATP6-R | ggatcctaatacgactcactataggAATAGGCGGAGTTCCTTGTG |
dsGFP-F | ggatcctaatacgactcactataggATGGTGAGCAAGGGCGAGA |
dsGFP-R | ggatcctaatacgactcactataggTTACTTGTACAGCTCGTCCA |
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