水稻二化螟小分子量热激蛋白功能分析

The small heat shock proteins (sHSPs), contain the α-crystalline domain with molecular weights of 12-43 kDa are a superfamily of heat shock proteins. They extensively exist in almost all organisms, and their molecular chaperone activity is involved with important functions of the organisms. The striped stem borer, Chilo suppressalis is one of important pests of rice, and it could damage the rice seriously. In this project, basing on the ecology, physiology and molecule of C. suppressalis, we plan to demonstrate the role sHSPs contribute to the development and reproduction, the relations between sHSPs and the thermtolerance and the role sHSPs play in the diapause by the RACE, Real-time, protein expression and RNAi etc.. According to our studies, we exhibit various function of different sHSPs in C. suppressalis . In conclusion, this study is novelty to understand to the outbreak mechanism of C. suppressalis in climate change, and give the scientific rely on the integrated management of the C. suppressalis.

小分子量热激蛋白（Small heat shock proteins，sHSPs）是一类分子量在12 – 43 KDa、包含有保守α-晶状体结构域的热激蛋白。该类蛋白质广泛存在生物体中，它的分子伴侣活性与生物体的许多重要功能有着密切联系。水稻二化螟（Chilo suppressalis）是水稻上的重要害虫之一，可对水稻生产造成严重影响。本项目从生态、生理和分子等多角度出发，运用RACE、Real-time、蛋白表达以及RNAi等技术，拟探明小子量热激蛋白在水稻二化螟生长发育与生殖中的作用、与水稻二化螟温度耐受性的关系以及在水稻二化螟滞育中的作用，了解水稻二化螟不同小分子量热激蛋白各自的功能，以揭示气候变化条件下水稻二化螟暴发成灾的分子生态机理，为该虫的综合治理提供科学依据。

本项目主要从二化螟小分子量热激蛋白基因的克隆与分析；不同实验条件下二化螟体内内参基因的筛选；小分子量热激蛋白与二化螟生长发育和生殖的关系；小分子量热激蛋白在二化螟生理、温度耐受性和滞育中的作用；二化螟小分子量热激蛋白表达分析开展了研究。主要研究结果如下：鉴定了11种新的二化螟的小分子量热激蛋白，它们都具有小分子量热激蛋白保守的家族特征—α-晶状体结构域。目前，已经从二化螟体内获得了16种小分子量热激蛋白，除了CsHSP21.3，CsHSP27.3和CsHSP17.2，其他14种都包含V/IXI/V基序。在这16种二化螟小分子量热激蛋白中，仅有2种小分子量热激蛋白基因具有内含子，分别为Cshsp21.4具有1个内含子，Cshsp21.7a具有2个内含子。对二化螟的9个看家基因进行了筛选发现：二化螟幼虫不同的组织或器官中H3为最稳定的内参基因，在不同的温度处理下，EF1为最稳定的内参基因，在二化螟不同生长发育阶段，EF1为最稳定的内参基因，在雌雄蛹中，H3为最稳定的内参基因，在雌雄成虫中，EF1为最稳定的内参基因。不同种小分子量热激蛋白在二化螟的不同生长发育阶段表达的模式各不相同。Cshsp17.2，Cshsp19.9，Cshsp20.6，Cshsp22.9a，Cshsp22.9b，Cshsp23.9a，Cshsp23.9b和Cshsp25.7在一龄幼虫体内的表达水平最高，Cshsp21.3和Cshsp27.3在三龄幼虫时达到最大表达水平，Cshsp24.3在雄蛹中达到最高水平。Cshsp19.8、Cshsp21.7b、Cshsp24.4、Cshsp19.9、Cshsp23.9a和Cshsp22.9b对高温有非常强的响应度，而Cshsp22.9a、Cshsp19.9、Cshsp23.9a和Cshsp22.9b对低温有非常强的响应度。Cshsp21.4、Cshsp21.7a和Cshsp21.3.对高低温都不响应。Cshsp19.8，Cshsp21.4，Cshsp21.5，Cshsp21.7a和Cshsp21.7b的表达水平在1月15日到2月12日之间都呈现下降的趋势，而此时正是二化螟刚刚解除滞育。通过本项目的研究明确了二化螟体内的小分子量热激蛋白的种类及基因成分；初步探明各个小子量热激蛋白在二化螟体内的不同的功能作用，为阐明该虫暴发成灾的分子生态机制提供了理论依据。