鳞翅目昆虫新发现的海藻糖酶基因在不同昆虫间的功能分化研究

基本信息
批准号:31572321
项目类别:面上项目
资助金额:63.00
负责人:王华兵
学科分类:
依托单位:浙江大学
批准年份:2015
结题年份:2019
起止时间:2016-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐豫松,叶露鹏,宋佳,周燕燕,黄绍华,刘敏敏
关键词:
功能分化鳞翅目家蚕基因复制滞育
结项摘要

Insect trehalase has a very important role in many aspects, such as insect growth and development, flight energy supply, chitin biosynthesis and regulation as well as the body’s resistance. In our previous study, we have identified a novel trehalase gene in lepidopteran insects, named as Tre-1B, which shows structural differences among insects. A preliminary study has been conducted on the gene expression and enzymatic activity of Tre-1B. However, the mechanism of evolution and functional differentiation is unknown. In the present study, we will compare the gene expression, enzymology and biochemical properties of two typical Tre-1B from Bombyx mori and Trilocha varians. To examine effects of key amino acid changes on enzymology characteristics of Tre-1B, site-directed mutagenesis will be performed. Wild-type and the mutant Tre-1B will be expressed in insect cell, purified and characterized. Furthermore, we will use the CRISPR/Cas9 system and embryonic RNAi to explore the biological function of Tre-1B of Bombyx mori and Trilocha varians. The results of this project will contribute to understand the mechanism of evolution and functional differentiation of Tre-1B in lepidopteran insects. These results can also demonstrate metabolic mechanism of trehalose and provide a solid theoretical basis for energy supply and carbon cycling in Lepidoptera. Moreover, our result will provide a fruitful foundation for developing strategies to control lepidopteran pest species.

昆虫海藻糖酶在昆虫生长发育,飞行能量供给,几丁质合成的调节以及机体抗逆性等方面具有重要作用。课题组前期研究发现鳞翅目昆虫存在一种新的海藻糖酶基因Tre-1B,且昆虫间基因结构存在差异。课题组对Tre-1B的表达方式和酶活性进行了初步研究,但它的进化和功能分化机制国内外尚无报道。本研究以家蚕和三角斑褐蚕蛾Tre-1B为研究对象,分析和比较鳞翅目昆虫两类典型Tre-1B基因的时空表达特征和酶学特性。通过点突变和突变体酶学性质分析, 明确Tre-1B在进化过程中关键氨基酸的变化对Tre-1B酶学特征的影响。采用胚胎期RNA干涉技术和CRISPR/Cas9技术探明和比较两类典型Tre-1B的生物学功能,明确鳞翅目昆虫海藻糖酶基因的进化和功能分化机制, 为系统揭示鳞翅目昆虫体内海藻糖的代谢机制提供理论基础, 为进一步阐明鳞翅目昆虫能量供给与碳循环提供理论依据,并为鳞翅目害虫防治提供新思路和新靶点。

项目摘要

昆虫海藻糖酶在昆虫生长发育,飞行能量供给,几丁质合成调节以及机体抗逆等方面发挥重要的作用。普遍认为昆虫中存在两种不同类型的海藻糖酶基因。最新研究发现, 鳞翅目昆虫除了含有两种典型的海藻糖酶基因外,还存在另外一种新的海藻糖酶基因Trehalase1b (Treh1b)。但关于它的表达方式、酶学性质和生理功能却鲜有文献报道。本项目系统解析了鳞翅目昆虫海藻糖酶基因的进化机制,明确了家蚕、三角斑褐蚕蛾和柑橘凤蝶不同藻糖酶基因的表达模式,酶学性质和亚细胞定位。通过功能分歧和选择压力分析,获得了导致鳞翅目昆虫海藻糖酶基因功能分化的氨基酸位点。从分子进化角度阐释了鳞翅目昆虫藻糖酶基因家族的功能分化机制,证明了正选择作用是适应性进化的重要驱动力。采用CRISPR/Cas9技术对家蚕3种海藻糖酶基因进行特异性敲除,以家蚕为代表研究了鳞翅目昆虫Treh1b的生理功能。研究结果表明家蚕Treh1b对维持体内海藻糖的代谢平衡发挥重要作用。本研究解析了鳞翅目昆虫海藻糖酶基因的进化和功能分化机制,为系统阐明鳞翅目昆虫体内海藻糖的代谢,能量供给与碳循环提供了重要理论基础。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

桂林岩溶石山青冈群落植物功能性状的种间和种内变异研究

DOI:10.5846/stxb202009292521
发表时间:2021
3

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

卡斯特“网络社会理论”对于人文地理学的知识贡献-基于中外引文内容的分析与对比

DOI:10.13249/j.cnki.sgs.2020.08.003
发表时间:2020
4

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

山核桃赤霉素氧化酶基因CcGA3ox 的克隆和功能分析

DOI:10.13925/j.cnki.gsxb.20200115
发表时间:2020
5

骨髓间充质干细胞源外泌体调控心肌微血管内皮细胞增殖的机制研究

骨髓间充质干细胞源外泌体调控心肌微血管内皮细胞增殖的机制研究

DOI:10.16016/j.1000-5404.201907063
发表时间:2019

王华兵的其他基金

批准号:31602010
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11234006
批准年份:2012
资助金额:300.00
项目类别:重点项目

相似国自然基金

1

昆虫病原真菌酸性海藻糖酶及其在致病机制中的作用

批准号:30170034
批准年份:2001
负责人:夏玉先
学科分类:C0103
资助金额:18.00
项目类别:面上项目
2

β-葡萄糖苷化合物对昆虫海藻糖酶的抑制活性及抑制机理研究

批准号:30671393
批准年份:2006
负责人:于彩虹
学科分类:C1405
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
3

增强鳞翅目昆虫家蚕RNAi效率的研究

批准号:31601903
批准年份:2016
负责人:李芝倩
学科分类:C0405
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
4

鳞翅目昆虫翅及飞行能力进化

批准号:31772501
批准年份:2017
负责人:张爱兵
学科分类:C0402
资助金额:62.00
项目类别:面上项目