赤拟谷盗shsps的功能及hsp18.3差异转录组学分析

【作者】 谢佳； 胡星星； 熊文峰； 李斌；

【机构】 南京师范大学；

【摘要】 小分子热激蛋白(sHSPs)分布广泛于各种生物中,作为分子伴侣不仅保护机体免受高低温、缺氧、紫外照射、饥饿等应激损伤,在多项生理过程中也发挥重要功能。目前昆虫中的研究主要集中于鳞翅目、双翅目等模式昆虫的系统发育与应激表达,而生活习性显著不同的鞘翅目昆虫的sHSPs如何应对环境胁迫及其在生长发育中的功能尚不明确。因此,我们全面探究了shsps在赤拟谷盗中的进化、应激、生理功能,并对其相关作用机制进行了初步探讨。定量PCR显示10个shsps在赤拟谷盗生长发育各个时期都有表达。在热激(45℃)时表达量均上调,冷激(4℃)时表达量不变。其中,6个强应激型shsps在热激后上调几百甚至上万倍,1个中应激型shsp上调约30倍,而3个弱应激型shsps则上调10倍以下。另外,shsps除了对温度应激有应答,也与赤拟谷盗生长发育和繁殖有关。系统RNAi显示敲减shsps后昆虫死亡率不同程度增加,其中敲减hsp18.3后最显著:导致86.1%的蛹发育停滞并死亡;7个和6个shsps敲减分别使成虫产卵量及卵孵化率降低,且敲减hsp18.3对产卵量的抑制达到94.7%,影响最显著。对hsp18.3进行进一步功能探究,发现其在卵巢表达量最高,且当雌虫hsp18.3被敲减后,卵巢显著萎缩,生殖力比雄虫减弱得更显著。此外,干扰hsp18.3后饥饿处理的成虫存活时间明显下降,表明hsp18.3在昆虫抵抗热应激、饥饿应激以及羽化和生殖方面都起到至关重要的作用。另外,差异转录组学分析显示干扰hsp18.3后有569个差异表达基因(DEGs),其中312个基因表达上调,257个基因表达下调。这些DEGs被分配到47个GO功能条目,其中参与应激、生长发育和生殖过程的DEGs分别是31、18和9个。信号通路分析发现胰腺分泌、蛋白质消化和吸收等途径受到的影响最大。本研究将帮助我们全面了解昆虫shsps功能并为阐明hsp18.3的信号转导机制奠定基础。更多还原