MicroRNA对二化螟免疫信号通路p38 MAPK的调控功能分析

The microRNA (miRNA) was proved to be involved in regulation of many biological pathways. There are a few insect miRNAs that was known to target genes in MAPK pathway. Our previous data proved that the C. suppressalis p38 MAPK is involved in the cellular defense against Cry1Ca toxin. Based on above results, the present program would focus on the involvement of miRNA in cellular defense against Cry1Ca toxin. The high-throughput sequencing, target gene prediction, dual-luciferase reporter gene assay and co-Immunoprecipitation system would be conducted to elucidate the function of miRNA in cellular defense regulation. Our results would improve the understanding of the insect defense mechanism against Cry toins, and would also benefit improving Cry toxin toxicity and delaying resistance development of target insects.

MicroRNA（miRNA）参与调控生物的许多重要生理过程，前人研究显示一些昆虫miRNAs的靶基因是免疫信号通路MAPK中的关键因子。申请人前期研究发现二化螟p38 MAPK路径在Cry1Ca诱导的细胞免疫反应中起关键作用，但二化螟miRNAs对细胞防御信号通路p38 MAPK的调控机制仍不清晰。因此本项目拟通过构建二化螟对Cry1Ca防御相关的miRNAs文库和分析，筛选差异表达miRNAs，通过预测靶基因，分析miRNAs对p38 MAPK信号通路的调控功能，然后通过双荧光素报告基因系统体外验证miRNAs的靶标互作关系，通过qRT-PCR和RNA免疫共沉淀试验体内验证miRNAs对p38 MAPK信号通路的调控功能。研究结果不仅对深入理解二化螟对Bt毒素的防御机制具有重要意义，同时为提高Cry毒素对靶标昆虫的毒力、延缓靶标昆虫对转Bt抗虫作物的抗性发展提供新的思路和依据。

二化螟（Chilo suppressalis）属鳞翅目害虫，是对我国水稻（Oryza sativa）产业为害最严重的害虫之一。Cry晶体蛋白是苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis, Bt）在孢子形成的过程中产生的杀虫蛋白，在防治二化螟等害虫中发挥巨大的作用。探索昆虫防御Cry杀虫蛋白的调控机制，为在实际生产中更好地利用Cry杀虫蛋白提供新的技术思路。MicroRNA（miRNA）可参与调控生物的许多重要生理过程，有研究显示某些昆虫miRNA的靶基因是免疫信号通路MAPK中的关键因子，因此，本项目通过Illumina Solexa二代测序技术对经Cry1Ca诱导处理的二化螟中肠miRNA进行测序，注释并分析差异表达miRNA，并根据靶基因预测筛选出可能参与二化螟Cry1Ca防御反应的miRNA，结果表明，csu-miR-7322-5p可与p38 3'端结合并下调p38 表达水平，并且降低了二化螟对Cry杀虫蛋白的防御能力，csu-miR-7322-5p可作为增效生物农药的新靶标。研究结果不仅为解析昆虫对Cry蛋白的防御机制提供新的理论基础和数据支持，同时为增强Bt制剂及转Bt作物对昆虫的毒力、延缓昆虫抗性发展的新技术提供了靶标。