斜纹夜蛾茚虫威抗性CarEs基因鉴定及其转录调控机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31801764
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Carboxylesterases (CarEs), as an important family of detoxification enzymes, participate in the metabolism of xenogenous toxicant in almost all agricultural pests and play important roles in the development of insecticide resistance. Current studies showed that increased CarEs activities were important in the development of indoxacarb resistance in Spodoptera litura. However, it is not clear that what are the key important CarEs genes and its regulatory mechanism in the indoxacarb resistance of S. litura. For this question, this study preliminary screening overexpressed CarEs genes in two indoxacarb resistant strains by digital gene expression (DGE) testing, and then clone and sequence analysis to clarify its molecular biological characteristics. Systematically apply qPCR to detect the expression profiles of CarEs genes among developmental stages, different tissues and insecticides treatments. Then, the RNAi and heterogenous expression technology are used to analysis the roles of overexpressed CarEs in indoxacarb resistance of S. litura. The relationship between major xenobiotic transcription factors and resistance CarEs genes and the binding sites of transcription factors are analyzed through RNAi, DNA pull down technology and luciferase reporter assays system. Finally, the results will clarify the molecular mechanism and transcriptional regulation mechanism of CarEs in indoxacarb resistance of S. litura from both gene and protein level.
羧酸酯酶(CarEs)作为一类重要的解毒代谢酶,广泛参与了害虫对外源毒素的代谢过程,在害虫抗性发展中具有重要作用。目前研究表明斜纹夜蛾对杀虫剂茚虫威抗药性的产生与CarEs活性升高有关,但是起关键作用的CarEs基因及其调控机制都还不清楚。针对该问题,本项目拟通过数字基因表达谱(DGE)筛选出在室内茚虫威抗性品系和野外茚虫威抗性品系中共同上调表达的CarEs基因,克隆并序列分析,明确其分子生物学特性;利用qPCR检测这些基因在不同发育阶段、不同组织部位的基本表达特征以及对药剂刺激的应激表达模式;通过RNAi技术和异源表达技术分析过表达的CarEs基因在斜纹夜蛾茚虫威抗性中的作用;再通过RNAi技术、DNA pull down技术和荧光素酶报告系统解析转录因子对抗性CarEs基因的调控关系和调控结合位点。最终从基因和蛋白层面阐明CarEs介导的斜纹夜蛾茚虫威抗药性的分子机制和转录调控机制。

结项摘要

羧酸酯酶(CarEs)作为一类重要的解毒代谢酶,广泛参与了害虫对外源毒素的代谢过程,在害虫抗性发展中具有重要作用。目前研究表明斜纹夜蛾对杀虫剂茚虫威抗药性的产生与羧酸酯酶活性升高有关,但是起关键作用的羧酸酯酶基因及其调控机制都还不清楚。本项目通过生物测定和增效剂实验明确了斜纹夜蛾对茚虫威的抗性水平以及羧酸酯酶在抗性形成中的作用。通过高通量测序和qPCR分析获得了6个在茚虫威抗性品系中上调表达的羧酸酯酶基因,系统发育分析发现6个羧酸酯酶基因广泛分布到3个家族,SlituCXE1、SlituCXE7和SlituCXE12分属到Lepidopteran esterase中,SlituCXE分属到α-esterase中,SlituCXE5和SlituCXE16分属到Integument esterase中。利用RNAi和转基因果蝇技术表明5个羧酸酯酶基因(SlituCXE、SlituCXE1、SlituCXE7、SlituCXE12和SlituCXE16)在斜纹夜蛾对茚虫威抗性形成中发挥了重要作用。进一步克隆获得了斜纹夜蛾转录因子SlituCncC,qPCR检测了SlituCncC在斜纹夜蛾不同品系、发育阶段、组织部位和茚虫威诱导下的表达水平。最后通过RNAi和转录因子结合位点分析表明SlituCXE、SlituCXE1和SlituCXE7的表达受到SlituCncC的调控。研究结果阐明了斜纹夜蛾羧酸酯酶介导茚虫威抗性的分子机制及其调控机制,丰富和发展了害虫抗性机理研究的科学理论体系,实践上可为杀虫剂的田间使用以及抗性治理提供理论依据。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
A systemic study of indoxacarb resistance in Spodoptera litura revealed complex expression profiles and regulatory mechanism
斜纹夜蛾茚虫威抗性的系统研究揭示了复杂的表达谱和调控机制
  • DOI:
    10.1038/s41598-019-51234-5
  • 发表时间:
    2019-10
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Shi Li;Shi Yao;Zhang Ya;Liao Xiaolan
  • 通讯作者:
    Liao Xiaolan
NADPH-cytochrome P450 reductase potentially involved in indoxacarb resistance in Spodoptera litura
NADPH-细胞色素 P450 还原酶可能参与斜纹夜蛾茚虫威抗性
  • DOI:
    10.1016/j.pestbp.2021.104775
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Pesticide Biochemistry and Physiology
  • 影响因子:
    4.7
  • 作者:
    Shi Li;Li Wenlin;Dong Yating;Shi Yao;Zhou Yuliang;Liao Xiaolan
  • 通讯作者:
    Liao Xiaolan

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其他文献

腮腺肿瘤术后发生Frey综合征的影响因素分析
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LncRNA/circRNA-microRNA-CCEs调控网络介导斜纹夜蛾茚虫威抗性的分子机制
  • 批准号:
    32372591
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    50 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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