中国农业科学 ›› 2025, Vol. 58 ›› Issue (5): 918-928.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2025.05.008
收稿日期:
2024-10-31
接受日期:
2024-12-05
出版日期:
2025-03-07
发布日期:
2025-03-07
通信作者:
联系方式:
陈二虎,E-mail:erhuchen1104@163.com。
基金资助:
CHEN ErHu(), TANG JingJie, HU ShunJie, TANG PeiAn(
)
Received:
2024-10-31
Accepted:
2024-12-05
Published:
2025-03-07
Online:
2025-03-07
摘要:
【目的】热激蛋白是生物体重要的分子伴侣,在生物抵御外界不良环境胁迫中具有重要作用。锈赤扁谷盗(Cryptolestes ferrugineus)是一种世界性储粮害虫,拥有极强的环境适应性。论文旨在揭示热激蛋白基因CfHsp70-1和CfHsp70-2在该害虫高温耐受性形成过程中的作用。【方法】分别利用亚致死高温(37和42 ℃)对锈赤扁谷盗驯化2 h,检测试虫对致死高温(50 ℃)耐受性变化情况。基于转录组数据鉴定获得两个锈赤扁谷盗关键热激蛋白基因(CfHsp70-1和CfHsp70-2),开展氨基酸序列和系统发育树分析。利用实时荧光定量PCR技术解析CfHsp70-1和CfHsp70-2对亚致死高温胁迫响应的表达模式。使用RNA干扰(RNA interference,RNAi)技术分别沉默CfHsp70-1和CfHsp70-2,分析不同条件下锈赤扁谷盗高温耐受性变化情况。【结果】锈赤扁谷盗经亚致死高温驯化2 h后,不同种群试虫在致死高温(50 ℃)条件下的半致死时间(LT50)显著增加,表明其高温耐受性得到显著提升。序列和进化树分析显示,CfHsp70-1和CfHsp70-2氨基酸序列均拥有3个保守的Hsp70家族特征序列,且与其他鞘翅目昆虫Hsp70蛋白聚为一支。实时荧光定量PCR结果显示,锈赤扁谷盗经37和42 ℃驯化2 h,热激蛋白基因CfHsp70-1和CfHsp70-2均可被显著诱导表达。通过RNAi技术分别有效沉默CfHsp70-1和CfHsp70-2后,锈赤扁谷盗高温耐受性显著下降,即试虫在50 ℃条件下的死亡率均显著增加。【结论】热激蛋白基因CfHsp70-1和CfHsp70-2在热驯化增强锈赤扁谷盗高温耐受性中发挥重要作用。
陈二虎, 唐静杰, 胡顺杰, 唐培安. 热激蛋白基因CfHsp70-1和CfHsp70-2在热驯化增强锈赤扁谷盗高温耐受性中的作用[J]. 中国农业科学, 2025, 58(5): 918-928.
CHEN ErHu, TANG JingJie, HU ShunJie, TANG PeiAn. The Roles of Heat Shock Protein Genes CfHsp70-1 and CfHsp70-2 in Enhancing the High-Temperature Tolerance after Heat Acclimation in Cryptolestes ferrugineus[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2025, 58(5): 918-928.
表1
本研究所用引物序列"
引物类型Primer type | 引物名称Primer name | 引物序列Primer sequence (5′ to 3′) |
---|---|---|
RT-qPCR引物 Primers for RT-qPCR | CfHsp70-1-F | CACCGTGCCCGCATACTTT |
CfHsp70-1-R | CCGCCGCTGTTGGTTCGTT | |
CfHsp70-2-F | TGTGCTATTGGTGGATGTA | |
CfHsp70-2-R | GGTGACTGCTGGTTGA | |
CfRPS13-F | ATCCGTAAGCATTTGGAACG | |
CfRPS13-R | AGCCACTAAGGCTGAAGCTG | |
dsRNA引物 Primers for dsRNA | dsCfHsp70-1-F | ggatcctaatacgactcactataggATGTCCTCTTGGTTGATGT |
dsCfHsp70-1-R | ggatcctaatacgactcactataggGTCGTTCTTGATGGTGATG | |
dsCfHsp70-2-F | ggatcctaatacgactcactataggGGCTCTGGCTTATGGT | |
dsCfHsp70-2-R | ggatcctaatacgactcactataggCTGGCTCTGCTGACTT | |
dsGFP-F | ggatcctaatacgactcactataggATGGTGAGCAAGGGCGAGA | |
dsGFP-R | ggatcctaatacgactcactataggTTACTTGTACAGCTCGTCCA |
表2
亚致死高温驯化对锈赤扁谷盗热适应性的影响"
种群 Population | 热驯化 Heat acclimation (℃) | 驯化时间 Acclimation time (h) | LT50 after exposure for 50 ℃ (95%置信区间) (min) | 回归方程 Regression equation (y=) | 卡方值 χ2 |
---|---|---|---|---|---|
江苏 Jiangsu (JS) | 30 (control) | 2 | 5.45 (4.99-5.84) | 0.13x-0.22 | 0.92 |
37 | 2 | 6.50 (6.14-6.81) | 0.13x-0.35 | 0.95 | |
42 | 2 | 13.25 (12.83-13.86) | 0.13x-1.25 | 0.90 | |
湖南 Hunan (HN) | 30 (control) (control) | 2 | 17.51 (16.39-18.79) | 0.071x-0.75 | 0.92 |
37 | 2 | 22.78 (22.02-23.67) | 0.06x-0.09 | 0.91 | |
42 | 2 | 29.36 (28.32-30.93) | 0.063x-1.36 | 0.92 |
图4
饲喂dsCfHsp70后不同时间CfHsp70表达量和50 ℃处理下锈赤扁谷盗死亡率 A:饲喂dsCfHsp70-1后不同处理时间下CfHsp70-1的表达量变化The expression levels of CfHsp70-1 at different times after feeding dsCfHsp70-1;B:饲喂dsCfHsp70-2后不同处理时间下CfHsp70-2的表达量变化The expression levels of CfHsp70-2 at different times after feeding dsCfHsp70-2;C:饲喂dsCfHsp70-1后锈赤扁谷盗在50 ℃处理下的死亡率The mortality of C. ferrugineus after feeding dsCfHsp70-1 at 50 ℃;D:饲喂dsCfHsp70-2后锈赤扁谷盗在50 ℃处理下的死亡率The mortality of C. ferrugineus after feeding dsCfHsp70-2 at 50 ℃"
图5
饲喂dsCfHsp70并进行热驯化后CfHsp70表达量和50 ℃处理下锈赤扁谷盗死亡率 A:饲喂dsCfHsp70-1的锈赤扁谷盗经42 ℃驯化后基因的表达量变化The gene expression levels of CfHsp70-1 in C. ferrugineus that fed with dsCfHsp70-1 after acclimation at 42 ℃;B:饲喂dsCfHsp70-2的锈赤扁谷盗经42 ℃驯化后基因的表达量变化The gene expression levels of CfHsp70-2 in C. ferrugineus that fed with dsCfHsp70-2 after acclimation at 42 ℃;C:饲喂dsCfHsp70-1的锈赤扁谷盗经42 ℃驯化后在致死温度50 ℃处理下的死亡率The mortality of C. ferrugineus that fed with dsCfHsp70-1 and acclimated at 42 ℃ after exposure for lethal high temperature 50 ℃;D:饲喂dsCfHsp70-2的锈赤扁谷盗经42 ℃驯化后在致死温度50 ℃处理下的死亡率The mortality of C. ferrugineus that fed with dsCfHsp70-2 and acclimated at 42 ℃ after exposure for lethal high temperature 50 ℃"
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