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Innate immune response of the pattern recognition receptor βGRPs in Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)

烟粉虱模式识别受体βGRPs的先天免疫应答



全 文 :植物保护学报 Journal of Plant Protection, 2016, 43(1): 48 - 54 DOI: 10􀆰 13802 / j. cnki. zwbhxb. 2016􀆰 01􀆰 007
基金项目:国家公益性行业(农业)科研专项(201303019⁃02),国家科技支撑计划(2012BAD19B06)
∗通讯作者(Author for correspondence), E⁃mail: wanghaihong2020@ sina. com
收稿日期: 2015 - 10 - 31
烟粉虱模式识别受体 βGRPs的先天免疫应答
于  洁  王登杰  雷仲仁  王海鸿∗
(中国农业科学院植物保护研究所, 植物病虫害生物学国家重点实验室, 北京 100193)
摘要: 为探索烟粉虱的 β⁃1,3⁃葡聚糖识别蛋白(BtβGRP)在烟粉虱先天免疫过程中的重要作用,对
烟粉虱中鉴定的 3 个 BtβGRPs基因编码的蛋白质进行结构分析,并与其它物种的 23 个同源蛋白进
行系统进化分析,同时通过实时荧光定量 PCR(quantitative real⁃time PCR,qRT⁃PCR)检测分析球孢
白僵菌侵染烟粉虱不同虫态不同时间点后 BtβGRPs 的时间表达模式。 结果显示:经鉴定 3 个
BtβGRPs蛋白序列均含有 βGRP 家族特有的保守性结构域,即糖苷水解酶活性结构域;且 3 个
BtβGRPs独自聚在进化树的一支上,可能参与烟粉虱特有的级联路径;3 个 BtβGRPs 基因在不同虫
态和不同诱导时间点与对照相比,除 BtβGRP3 在卵期未表达外,均有上调表达趋势,但诱导程度不
同;成虫诱导24 ~ 36 h后达到峰值,比卵和若虫稍晚,可能是由于烟粉虱成虫体表有白色蜡粉等物
质,延迟了球孢白僵菌对虫体的侵染。 研究表明 3 个 BtβGRPs 蛋白可能参与了烟粉虱对真菌侵染
的免疫反应,有可能成为烟粉虱生防的新靶标。
关键词: 烟粉虱; β⁃1,3⁃葡聚糖识别蛋白; 实时荧光定量 PCR; 免疫反应
Innate immune response of the pattern recognition receptor
βGRPs in Bemisia tabaci (Hemiptera: Aleyrodidae)
Yu Jie  Wang Dengjie  Lei Zhongren  Wang Haihong∗
(State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection,
Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100193, China)
Abstract: In order to understand the roles of β⁃1,3⁃glucan recognition protein (βGRP) in the signal
pathways of innate immune reaction in Bemisia tabaci, three βGRPs identified in B. tabaci were
characterized by using protein structure analysis and phylogenetic analysis with homologous genes of 23
other insects. The different developmental stages of B. tabaci were infected by the fungus Beauveria
bassiana and subsequently the expression of βGRP genes was analyzed by quantitative real⁃time PCR. The
protein structure analysis showed that three sequences had the unique structure of βGRP family which
contained conserved domains⁃glycoside hydrolase activity domain. Three BtβGRPs formed a clade specific
to B. tabaci that would be involved in a unique cascade path of B. tabaci. Transcriptional levels of three
βGRPs genes in B. tabaci were up⁃regulated at different stages and different time points compared to the
control, except BtβGRP3 (not expressed in the egg stage), but the degree of infection was different. The
relative expression quantity peaked in adults at 24 - 36 h, later than in eggs and nymphs, probably due
to wax and other substances on the surface of B. tabaci, which delayed the infection of B. bassiana. In
conclusion, the three BtβGRPs might participate in the innate immune responses to the infection of the
fungus in B. tabaci, and could be a novel target for biocontrol of B. tabaci.
Key words: Bemisia tabaci; β⁃1,3⁃glucan recognition protein (βGRP); quantitative real⁃time PCR;
immunological reaction
    昆虫通过先天免疫来抵御和消灭细菌、真菌、病
毒等病原物的入侵( Iwanaga & Lee,2005),其免疫
过程开始于模式识别受体识别并结合病原微生物表
面的相关模式分子(Hoffmann,2003)。 目前,昆虫体
内已发现肽聚糖识别蛋白(ptptidoglycan recognition
protein,PGRP)、C 型凝集素(C⁃type lectins,CTLs)、
清道夫受体(scavenger receptors,SCRs)、β⁃1,3⁃葡聚
糖识 别 蛋 白 ( β⁃1, 3⁃glucan recognition protein,
βGRP)等多种不同类型的模式识别受体,其中
βGRP是能特异性结合真菌表面 β⁃1,3⁃葡聚糖的一
类受体,在识别入侵真菌和激活免疫调控途径中起
着重要作用(Pili⁃Floury et al. ,2004)。 革兰氏阴性
菌结合蛋白(Gram negative bacteria protein,GNBP)除
能与阴性菌结合外,还能与革兰氏阳性菌和真菌结合
(Kim et al. ,2000),对 GNBP与 βGRP的蛋白结构分
析发现,二者都含有保守型的 β⁃1,3⁃葡聚糖结合结构
域—糖苷水解酶活性结构域,因此认为 GNBP 即是
βGRP(Pili⁃Floury et al. ,2004)。 对其功能的研究发
现,βGRP能激活多种免疫反应,如抗菌肽的合成和
黑化级联反应的调控等。 当微生物突破昆虫表皮进
入血淋巴后,一方面血细胞内的 βGRP识别到免疫信
号后,能够激活 Toll 途径,继而诱导抗菌肽的合成
(Michel et al. ,2001;Pili⁃Floury et al. ,2004);另一方
面,βGRP可能促进血细胞的凝聚和黑色素的形成,
将病原菌包裹、黑化,将其局限、隔离,使之不能吸收
营养并被毒性成分杀灭或窒息死亡,阻止病原微生物
的继续扩散(Wang et al. ,2005)。
βGRPs在许多昆虫体内都能介导表达。 βGRP
最初是在家蚕 Bombyx mori Linnaeus 的血淋巴中被
检测到(Ochiai & Ashida,1988),家蚕体内有 4 个
βGRPs,在 C 末端均包含类似于细菌 β⁃1,3⁃葡聚糖
酶和 β⁃1,3⁃1,4⁃葡聚糖酶的催化结构域,都具有信
号肽,但除 βGRP4 外,其它 3 个都不包含 β⁃1,3⁃葡
聚糖酶活性催化残基(Tanaka et al. ,2008)。 黑腹
果蝇 Drosophila melanogaster Meigen 中有 3 个 GNB⁃
Ps蛋白,其中 GNBP1 具有可溶性和细胞膜糖基磷
脂酰肌醇锚定 2 种存在形式,与细菌的脂多糖和真
菌的 β⁃1,3⁃葡聚糖有很高的亲和性,但对肽聚糖、β⁃
1,4⁃葡聚糖和几丁质没有检测到亲和性 ( Kim et
al. ,2000)。 冈比亚按蚊 Anopheles gambiae (Giles)
基因组中鉴定出 6 种 GNBP 基因,分属于 2 个不同
的亚家族 A 和 B,其中 GNBPA1、GNBPA2 与黑腹果
蝇的 GNBPs基因同源,而 GNBPB1 ~ GNBPB4 为冈
比亚按蚊所特有,在免疫过程中可受诱导而上调表
达(Christophides et al. ,2002)。
烟粉虱 Bemisia tabaci (Gennadius)是蔬菜、花卉
和棉花等经济作物上的重要害虫 ( Brown et al. ,
1995)。 应用球孢白僵菌 Beauveria bassiana (Bals. )
Vuill防治烟粉虱是一种有效的生物手段(Faria &
Wraight,2001;王登杰等,2014;2015)。 目前国内外
对昆虫 βGRPs 的研究主要以家蚕、黑腹果蝇、冈比
亚按蚊模式昆虫为对象,针对重要农业害虫的相关
研究甚少。 为探索 βGRPs 在烟粉虱先天免疫反应
信号通路中的作用,本研究对从球孢白僵菌侵染的
烟粉虱转录组中得到 βGRP 基因编码的蛋白进行序
列鉴定,然后将 BtβGRPs 与其它物种的 23 个
βGRP / GNBP进行遗传进化分析,并运用 qRT⁃PCR
方法分析烟粉虱不同虫态被球孢白僵菌侵染后 3 个
βGRPs的 mRNA转录水平变化,以期为深入研究这
些基因在烟粉虱先天免疫反应中的作用提供线索。
1 材料与方法
1􀆰 1 材料
供试昆虫和真菌:供试烟粉虱 Q 生物型采集自
河北廊坊中国农业科学院植物保护研究所实验基地
番茄 Lycopersicon esculentum Mill. 上,根据线粒体
DNA 上的 COI 基因序列鉴定生物型 (罗晨等,
2002),用番茄幼苗饲养于中国农业科学院植物保
护研究所蔬菜害虫组养虫室内,饲养条件为温度
26℃、光周期 L 12 h ∶ D 12 h、相对湿度 60% ~80% 。
供试真菌为球孢白僵菌菌株 GZGY⁃1⁃3,保藏在中国
普通微生物菌种保藏中心(No. 9254),该菌株对烟
粉虱具有高致病性(王登杰等,2014;2015)。
培养基:参考王登杰等(2014)的方法制备培养
基:玉米粉 2% 、麦麸 1% 、蛋白胨 0􀆰 5% 、KH2PO4
0􀆰 3% 、MgSO4·7H2O 0􀆰 1% 、 NH4NO3 0􀆰 1% 、琼脂
2% 、无菌水 96% 。
试剂及仪器:总 RNA 提取试剂盒 Trizol Reagent
试剂,美国 Invitrogen 公司;RNase⁃Free Water,日本
TaKaRa 公司; Reverse Transcription System、GoTaq®
qPCR Master Mix,美国 Promega 公司。 FastPrep®⁃24
均质破碎仪,美国 MP公司;NanoDrop 2000 超微量分
941 期 于  洁等: 烟粉虱模式识别受体 βGRPs的先天免疫应答
光光度计,美国 Thermo 公司;TProfessional Thermocy⁃
cler专业型梯度 PCR仪,德国 Biometra 公司;7500 定
量 PCR仪,美国 Applied Biosystems公司。
1􀆰 2 方法
1􀆰 2􀆰 1 BtβGRPs蛋白结构检测与系统进化分析
BtβGRPs基因来自于本实验室第 2 代高通量测
序的结果(王登杰等,2015)。 将初步筛选得到的基
因在 NCBI中 NR 核酸数据库中通过 BLASTX 算法
进行搜索,当 E 值小于 10 - 5 时进一步确定为
BtβGRPs基因。 利用 ORF Finder预测 BtβGRPs的开
放阅读框,并得到氨基酸序列;利用在线软件 Pfam
和 SMART预测 BtβGRPs 编码的蛋白质结构域;利
用 SinglP 4􀆰 1 Server 预测 BtβGRPs 序列的信号肽;
利用 MEGA 6􀆰 0 软件进行 BtβGRPs 与其它物种的
系统进化分析,并采用邻接法构建系统进化树,采用
1 000 次重复进行自举检验。
1􀆰 2􀆰 2 不同虫态烟粉虱的免疫诱导
在温度 25℃、光周期 L 12 h ∶ D 12 h 条件下将
球孢白僵菌分生孢子在培养基上培养 14 d,然后用
无菌的接种环将孢子从培养基上刮下,置于灭菌的
0􀆰 05%吐温 - 80 溶液中配置成 1􀆰 0 × 108 个 / mL 的
孢子悬浮液备用。 从大量饲养的烟粉虱中收集 600
对成虫,放入装有 6 株高 25 cm 左右的健康番茄苗
的养虫笼(35 cm ×42 cm ×45 cm)内任其产卵,24 h
后移出并将植株上的烟粉虱成虫全部清除,然后保
留带有新鲜卵的番茄植株备用。
卵:剪下上述带有新鲜卵的番茄叶片用球孢白
僵菌孢子悬浮液浸泡 10 s,自然晾干后将叶片放在
保湿培养皿中,置于 26℃、L 12 h ∶ D 12 h、相对湿度
60% ~80%条件下培养,以未经球孢白僵菌悬浮液
处理的作对照。 于处理 12、24、36、48、60 h 后分别
取样,每次收集 300 粒卵作为 1 个样品,每次收集 3
个样品。 取样时用毛细管吸取少量 Trizol 试剂,然
后在叶片上利用毛细现象吸取叶片上的卵。 收集的
样品立即放入液氮中冻存用于 qRT⁃PCR检测。
若虫:将上述带有新鲜卵的番茄植株放入干净
的养虫笼中,于 26℃、L 12 h ∶ D 12 h、相对湿度
60% ~80%条件下饲养。 15 d后大多数卵已发育为
4 龄若虫,将带有 4 龄若虫的叶片剪下,放入球孢白
僵菌悬浮液中浸泡 10 s,自然晾干后放在保湿培养
皿中相同条件下培养,以未经球孢白僵菌悬浮液处
理的作对照。 于处理 12、24、36、48、60 h 后分别取
样,每次收集 50 头若虫作为 1 个样品,每次收集 3
个样品,立即放入液氮中冻存用于 qRT⁃PCR检测。
成虫:取新鲜干净的番茄幼苗叶片,放入球孢白
僵菌悬浮液中浸泡 10 s,自然晾干后的叶片放在保
湿培养皿中,然后收集当天羽化的烟粉虱成虫若干
也放入培养皿中,让其自由接触叶片上的孢子,置于
26℃、L 12 h ∶ D 12 h、相对湿度 60% ~ 80%条件下
培养,以未经球孢白僵菌悬浮液处理的作对照。 于
处理 12、24、36、48、60 h 后分别取样,每次收集 50
头成虫作为 1 个样品,每次收集 3 个样品,立即放入
液氮中冻存用于 qRT⁃PCR检测。
1􀆰 2􀆰 3 BtβGRPs的 qRT⁃PCR检测
用 1 mL Trizol重悬上述 3 个虫态不同时间点的
烟粉虱样品,按 Trizol Reagent 说明书提取总 RNA,
RNA纯度及定量则采用紫外分光光度法进行测定,
取 OD260 / 280处于 1􀆰 9 ~ 2􀆰 1 之间及 OD260 / 230 = 2􀆰 1 的
RNA 备用。 随后依据 Reverse Transcription System
以 2 μg / μL总 RNA为模板制备 cDNA第一链,将所
得 cDNA稀释 10 倍后用于 qRT⁃PCR反应。
以烟粉虱第 2 代高通量测序的结果为依据(王
登杰等,2015),利用 Primer Premier 5􀆰 0 软件设计引
物用于 BtβGRPs 基因的荧光检测 (表 1 )。 通过
qRT⁃PCR检测烟粉虱卵、若虫和成虫期受球孢白僵
菌侵染后不同时间点的表达模式。 依据 GoTaq®
qPCR Master Mix试剂盒,在实时荧光 PCR系统上进
行检测,20 μL反应体系:无核酸酶水 7 μL、GoTaq®
qPCR Master Mix 10 μL、10 μmol / L 上下游引物各
0􀆰 5 μL、cDNA 2 μL。 反应程序为:95℃预变性 2
min,95℃变性 15 s,60℃退火和延伸共 1 min,进行
40 个循环;最后以 0􀆰 01℃ / s 的速度从 65 ~ 95℃记
录熔解曲线。 BtβGRPs基因荧光检测均设置 3 次技
术重复和 3 次生物学重复用于数据分析。
表 1 烟粉虱 βGRP基因的 qRT⁃PCR引物
Table 1 Primers for qRT⁃PCR of βGRP genes in Bemisia tabaci
基因 Gene 正向引物(5′⁃3′) Forward primer(5′⁃3′) 反向引物(5′⁃3′) Reverse primer(5′⁃3′)
BtβGRP1 ACGGTGTTGTGGAGGTTCAA TACTGCAGGTTGAGGTTGCC
BtβGRP2 AAATGGGCAGTCAGACGGTG GTGAAGTTCGTTTCGCCAGC
BtβGRP3 CCGCCTCAAATCGCTAAACG TTGGCAGAGCTCCTAGTCCT
Actin TCTTCCAGCCATCCTTCTTG CGGTGATTTCCTTCTGCATT
05 植  物  保  护  学  报 43 卷
1􀆰 3 数据分析
图 2 烟粉虱 3 个 BtβGRP与其它昆虫 βGRPs的系统进化关系
Fig. 2 Phylogenetic relationships of βGRPs between Bemisia tabaci and other insects
Bt: 烟粉虱; Ag: 冈比亚按蚊; Am: 西方蜜蜂; Bm: 家蚕; Dm: 黑腹果蝇; Lm: 飞蝗; Ms: 烟草天蛾; Tc: 赤拟谷盗;
第 1支: 不包含 β⁃1,3⁃葡聚糖酶活性的催化残基;第2支:包含 β⁃1,3⁃葡聚糖酶活性的催化残基。 Bt: B. tabaci; Ag: A. gambi⁃
ae; Am: Apis mellifera; Bm: B. mori; Dm: D. melanogaster; Lm: Locusta migratoria; Ms: Manduca sexta; Tc: Tribolium castaneum;
Clade 1: no catalytic residues for β⁃1,3⁃glucanase activity; Clade 2: with catalytic residues for β⁃1,3⁃glucanase activity.  
依据各样品和其相对应的 18S 的 Ct 值,参照
2 - ΔΔCt方法对 qRT⁃PCR 结果进行分析 ( Livak &
Schmittgen,2001)。 不同样本之间的差异采用 SAS
9􀆰 2 软件进行统计分析,以 Duncan 氏新复极差法进
行差异显著性检验。
2 结果与分析
2􀆰 1 BtβGRPs的蛋白结构和遗传进化分析
通过 BLASTX比对分析,筛选得到 3 个可能的
BtβGRP 基 因, 暂 称 为 BtβGRP1、 BtβGRP2 和
BtβGRP3,核酸长度分别为 1 177、1 797、2 517 nt,
ORF Finder预测可能均为全长序列,分别编码 278、
176、711 个氨基酸。 通过 Pfam 在线分析发现,3 个
BtβGRP均具有 βGRP 家族特有的保守性结构域—
糖苷水解酶活性结构域(Glyco_hydro_16)(图 1),该
结构具有结合 β⁃1,3⁃葡聚糖的能力,其中 BtβGRP3
具有 WSC 结构域,参与碳水化合物的合成。 对
BtβGRPs进行信号肽预测,仅在 BtβGRP3 中发现由
图 1 烟粉虱中含有糖苷水解酶活性结构域
的 3 个 BtβGRPs
Fig. 1 The three βGRPs with glycosyl hydroase
activity in Bemisia tabaci
Glyco_hydro_16: 糖苷水解酶活性结构域; WSC: 碳
水化合物结合结构域。 Glyco_hydro_16: Glycoside hydro⁃
lase family 16 domain; WSC: carbohydrate binding domain.
 
28 个氨基酸组成的信号肽。 3 个 BtβGRP 和其它物
种的 23 个 GNBP / βGRP的遗传进化分析结果表明,
所有的 26 个蛋白分成了 2 组,一组包含了激活 β⁃1,
3⁃葡聚糖酶活性的催化残基,另一组不包含这些残
基,且本研究的 3 个 BtβGRP 都含有 β⁃1,3⁃葡聚糖
酶活性催化残基的激活位点(图 2)。
151 期 于  洁等: 烟粉虱模式识别受体 βGRPs的先天免疫应答
2􀆰 2 BtβGRPs基因的诱导表达分析
经球孢白僵菌处理后,随着时间的推移,烟粉虱
卵中 BtβGRP1 和 BtβGRP2 基因的相对表达量先上
调达到峰值,随后有所下降,BtβGRP1 基因在 24 h
时相对表达量达到对照组的 5􀆰 41 倍,BtβGRP2 基因
在 36 h时达到对照组的 7􀆰 98 倍,而 BtβGRP3 基因
在所有时间点上均未检测到表达。 但是, 3 个
BtβGRPs在球孢白僵菌侵染的若虫中均有表达,且
在 12 ~ 24 h 时其表达量达到峰值,随后有所下降。
BtβGRP1 在 12 h 达到对照组的 2􀆰 74 倍,而后基本
上恢复到正常水平;BtβGRP2 在 24 h 后相对表达量
达对照组的 3􀆰 60 倍,而后下降并基本保持不变;
BtβGRP3 在 12 ~ 36 h持续高表达,为对照组的 6􀆰 30
倍,随后有所下降。 3 个基因在成虫中也均有表达,
但是其相对表达量达到峰值比卵和若虫稍晚,其中
BtβGRP1 在 24 h 时的相对表达量达到对照组的
3􀆰 65 倍;BtβGRP2 在 24 h时达到对照组的 3􀆰 29 倍;
BtβGRP3 在 36 h时达到对照组的 2􀆰 36 倍(图 3)。
3 讨论
本试验鉴定的 3 个 BtβGRPs基因推导的氨基酸
序列均具有 βGRPs的典型特征,且 3 个基因均具有
βGRP家族特有的保守性结构域—糖苷水解酶活性
结构域(Glycosyl _hydroase _16),这与其它昆虫的
βGRP有相似的结构特点(Ochiai & Ashida,1988;
Kim et al. ,2000;Sun et al. ,2011),因此推测这 3 个
基因为 βGRP基因(BtβGRPs),编码的蛋白可能参与
烟粉虱的先天免疫反应。 在烟粉虱中有 3 个基因编
码 βGRPs序列,黑腹果蝇中也发现有 3 个基因编码
βGRP 序列 ( Hoffmann,2003),烟草天蛾 Manduca
sexta中有 2 个基因编码 βGRP 序列(Ma & Kanost,
2000),家蚕中有 4 个基因编码 βGRP 序列(Lee et
al. ,1996),冈比亚按蚊中也有 4 个基因编码 βGRP
序列(Christophides et al. ,2002)。 基于此,推测本试
验可能得到了烟粉虱的全部 βGRPs 基因,但 βGRPs
基因的完整性和正确性尚待验证。
通过 SignalP 4􀆰 1 Server 软件分析发现,烟粉虱
BtβGRP3 含有 28 个氨基酸组成的信号肽,这种结构
也在甜菜夜蛾 Spodoptera exigua、蒲氏钩蝠蛾 Thitar⁃
odes pui、冈比亚按蚊和家蚕等昆虫中发现,在甜菜
夜蛾 βGRP 的 N 末端由 22 个氨基酸组成信号肽
(Dimopoulos et al. ,1997),蒲氏钩蝠蛾的 N 末端由
21 个氨基酸组成信号肽(Sun et al. ,2011),冈比亚
按蚊 AgGNBPB1 的 N末端由 24 个氨基酸组成信号
图 3 球孢白僵菌处理烟粉虱 3 种虫态后 3 个
βGRPs基因在不同时间点的相对表达量
Fig. 3 The relative expression of three βGRPs in Bemisia
tabaci at different time points in three stages
infected by Beauveria bassiana
图中数据为平均数 ±标准误。 柱上不同字母表示
经 Duncan氏新复极差法检验差异显著(P < 0􀆰 05)。 Data
are mean ± SE. Different letters indicate significant differ⁃
ence by Duncan’s new multiple range test (P < 0􀆰 05).
 
肽(Dimopoulos et al. ,1997),所有家蚕 βGRPs 均有
信号肽,推测可能为分泌蛋白 ( Tanaka et al. ,
2008),因此推测本研究中鉴定的 BtβGRP3 也可能
属于分泌蛋白。
在鳞翅目昆虫中含 2 类 βGRPs序列,一类主要
在中肠中被发现,拥有葡聚糖酶的活性位点;另一类
主要在血淋巴等其它组织中被发现,缺乏葡聚糖酶
的活性位点,但 2 类在功能上的差别还不清楚
(Pauchet et al. ,2009)。 本试验中系统进化分析发
现,烟粉虱的 3 个 BtβGRP 都含有 β⁃1,3⁃葡聚糖酶
活性催化残基的激活位点,推测其可能在中肠中表
达;且这 3 个 BtβGRP独自聚在进化树的一支上,表
现出较近的亲缘关系,推测它们可能参与烟粉虱特
25 植  物  保  护  学  报 43 卷
有的级联路径。 另外,本研究得到的这 3 个 BtβGRP
与冈比亚按蚊所特有的 4 个 AgGNBPB 也在系统进
化树上聚成一个分支,可能来源于共同的祖先,有可
能在先天免疫反应中发挥类似的功能。 AgGNBPB1
在所有发育阶段均有表达,且在不同组织中的表达
量不同,在胸部和唾液腺中的表达量较高,起到抵御
微生物侵染的作用(Dimopoulos et al. ,1998)。 Warr
et al. (2008)报道了 AgGNBPB4 是冈比亚按蚊抵御
多种病原生物的主要因子,在针对广泛的病原体防
御中发挥了重要作用,而其它 GNBPs显示出较窄的
防御特异性,同时,AgGNBPB4 在 Imd途径中也具有
调节作用。 因此,推测本研究所得的 3 个 BtβGRP
也可能具有类似的功能。
通过 qRT⁃PCR检测发现,被球孢白僵菌侵染的
烟粉虱体内,3 个 βGRPs 基因在不同虫态不同时间
点均表现为上调表达,进一步证明了这 3 个 βGRPs
基因均与免疫有关的推测。 不同 βGRPs 的上调倍
数不同,说明不同 βGRPs 参与烟粉虱免疫反应的程
度不完全一致。 这与已有研究结果类似,如家蚕被
球孢白僵菌免疫诱导 3、6、12、24 h 后,BmβGRP3 和
BmβGRP4 均能上调表达,且表达较稳定,分别是对
照组的 3􀆰 0 和 1􀆰 5 倍左右,而 BmβGRP1 在各组织中
均没有表达;在头部组织中,BmβGRP2 被球孢白僵
菌诱导表达上调 6 倍,BmβGRP3 被诱导下调表达,
BmβGRP4 被真菌诱导表达上调约 10 倍(许平震等,
2010)。 而且其它昆虫的 βGRPs 基因受到真菌诱导
后,不同虫态在不同时间点的表达量也有所不同。
如 Sun et al. (2011)利用球孢白僵菌对蒲氏钩蝠蛾
进行免疫诱导后,TpβGRPs 仅在 6 龄幼虫受感染时
表达量显著下调,而在 8 龄幼虫中表达显著且持久
性上调;甜菜夜蛾 5 龄幼虫注射尖孢镰刀菌 Fusari⁃
um oxysporum后,βGRP在感染 4 ~ 8 h 后上调表达,
12 ~ 24 h后又降低至未感染时的水平(Bang et al. ,
2013)。 冈比亚按蚊幼虫受细菌感染 4、12、24、30 h
后均上调表达,且在 12、24 h上调较明显,在 12 h后
达到最高峰,30 h时和对照无显著差异(Dimopoulos
et al. ,1997)。 这种相对表达量在上调和下调的波
动,可能是因为免疫反应是一种时刻在变化着的动
态平衡反应, 仅能反应一种趋势。 本研究中
BtβGRP3 在烟粉虱卵期表达未检测到,但在若虫和
成虫期均有表达,可能是因为 BtβGRP3 的表达具有
一定发育时期性。 这与 Kim et al. (2000)发现 DGN⁃
BP⁃2 和 DGNBP⁃3 在果蝇胚胎时期的表达量很低、
但在若虫和成虫期表达较明显的结果相似。 与成虫
相比,卵和若虫在受到球孢白僵菌侵染后更早出现
表达增加(除了 BtβGRP3 在卵中无表达外),这可能
是由于烟粉虱成虫体表有白色蜡粉等物质,延迟了
球孢白僵菌对虫体的侵染。
昆虫被不同的病原微生物诱导表达后,βGRP
家族基因在不同组织内的表达量有所不同。 家蚕被
大肠杆菌 Escherichia coli、黑胸败血菌 Bacillus bom⁃
bysepticus 和白 僵 菌 免 疫 诱 导 后, BmβGRP3 和
BmβGRP4 被诱导上调表达,同时对诱导 12 h 时家
蚕各组织中 βGRPs基因的表达谱进行分析,发现经
3 种微生物分别诱导后,家蚕头部组织中 BmβGRP2
和 BmβGRP4 上调表达;表皮、中肠和脂肪体中仅有
BmβGRP3 基因上调表达(许平震等,2010)。 李凤
娟等(2012)发现柞蚕 Antheraea pernyi 的 βGRPs 能
够被不同的病原微生物诱导表达,特别是在真菌的
诱导下,在中肠、脂肪体、表皮及血淋巴 4 种组织中
大量表达。 对烟草天蛾的研究发现 βGRPs 基因在
脂肪体内为组成型表达,外源微生物对该基因的表
达并没有产生明显的影响(Ma & Kanost,2000)。 本
研究中所得 BtβGRPs在响应不同病原微生物的应答
模式和不同组织中的表达水平和免疫功能也可能有
所不同,有待于进一步研究验证。
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(责任编辑:李美娟)
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