桃蚜CYP6CY3表达调控及其介导外源化合物协同进化研究

Myzus persicae, a worldwide agricultural pest, has developed tolerance abilityto nicotine, imidacloprid and other exogenous compounds. The tolerance ability to nicotine/imidacloprid is due to CYP6CY3 overexpression in peach aphid. How is the expression of CYP6CY3 regulated in green peach aphid under exogenous compounds stress is still poorly understood. Preliminary experiments showed that the AC repeat region in CYP6CY3 promoter is core promoter cis element; miRNA expression profiles of Myzus persicae was obtained through high-throughput sequencing and possible miRNAs that targeting CYP6CY3 were predicted out; miRNAs that with significantly changed expressions under nicotine stress were figured out. The project aims to 1) define specific inducibility of different exogenous compounds on CYP6CY3 promoter; 2) isolate and testify the transcription factor that involved in transcriptional regulation of CYP6CY3; 3) identify the CYP6CY3 silence related miRNA. This study will provide a basis for design and development more effective RNAi-mediated green peach aphid controlling technology and resistance management strategies.

桃蚜是世界性农业害虫，CYP6CY3过量表达导致了其对烟碱、吡虫啉等外源化合物产生高水平耐受性。桃蚜在外源化合物胁迫下怎样调控CYP6CY3表达从而产生耐受性仍然知之甚少。前期实验结果表明，桃蚜CYP6CY3启动子上AC重复序列区域是CYP6CY3启动子核心顺式元件。高通量测序获得了桃蚜miRNA表达谱，并预测出可能作用于CYP6CY3的miRNA，由荧光定量筛选出了在烟碱迫下显著变化的miRNA。本项目拟明确不同外源化合物对CYP6CY3启动子的诱导专一性，分离、鉴定出与该启动子顺式元件结合并参与CYP6CY3调控的转录因子，同时明确对CYP6CY3起转录后调控作用的相关miRNA，从而为深入研究CYP6CY3介导的桃蚜与寄主植物协同进化，以及设计、开发基于RNAi的桃蚜防治及抗药性治理策略提供理论依据。

启动子活性分析表明，启动子上的扩展(AC)n顺式元件是CYP6CY3的顺式元件，这些重复序列源于棉蚜的CYP6CY3基因的保守区和豌豆蚜中同源的P450基因。通过DNA pulldown和序列分析得知有潜在的转录因子可能对CYP6CY3起调控作用。RNAi和共转染结果进一步证实AhR和ARNT在CYP6CY3基因转录调控中起着重要的作用。当沉默转录因子AhR/ARNT，CYP6CY3转录水平显著下降，而其同工酶CYP6CY4转录显著提高，显示出CYP6CY3和CYP6CY4基因之间存在一种补偿机制。通过现有的试验数据，我们解读了CYP6CY3和CYP6CY4基因介导的桃蚜在烟草上对烟碱的耐受机制，该发现深入地探究了昆虫宿主转移的分子驱动，以及昆虫物种适应性进化的遗传变异的重要来源。.通过本项目的实施，证明了AC重复序列是CYP6CY3启动子的顺式元件。鉴定出了可能与AC序列结合的核蛋白，并通过RNAi及供转染验证AhR-ARNT途径是否参与桃蚜CYP6CY3的转录调控。本实验的最终结果表明，AhR-ARNT途径参与桃蚜CYP6CY3的转录调控。 AC序列是否编码微小基因还有待进一步验证。.RNAi和共转染结果进一步证实AhR和ARNT在CYP6CY3基因转录调控中起着重要的作用。当沉默转录因子AhR/ARNT，CYP6CY3转录水平显著下降，而其同工酶CYP6CY4转录显著提高，显示出CYP6CY3和CYP6CY4基因之间存在一种补偿机制。通过现有的试验数据，我们解读了CYP6CY3和CYP6CY4基因介导的桃蚜在烟草上对烟碱的耐受机制，该发现深入地探究了昆虫宿主转移的分子驱动，以及昆虫物种适应性进化的遗传变异的重要来源。也为开发基于RNAi的害虫防治方法奠定基础。