草地贪夜蛾醛氧化酶基因家族的鉴定、序列分析与功能研究.pdf
摘要
草地贪夜蛾（Spodopterafrugiperda）是2019年入侵我国的重要农业害虫，严重
威胁我国粮食安全。醛氧化酶（aldehydeoxidases，AOXs）是一类广泛存在于
真核生物细胞中的代谢酶，其能够催化醛类生成相应的羧酸。目前，有关草
地贪夜蛾AOXs的报道较少。本论文鉴定了草地贪夜蛾6个AOXs基因（命名为
SfAOX1~SfAOX6），分析了这些基因的序列特征与表达模式，解析了其中一个基因
（SfAOX3）的功能，为开发以之为靶标的草地贪夜蛾治理技术提供了理论基础。研究
获得的主要结果如下：
1.草地贪夜蛾AOXs基因鉴定与序列分析
通过检索草地贪夜蛾转录组，获得了6个AOXs基因的cDNA序列，命名为
SfAOX1~SfAOX6。这6个SfAOXs基因均具有完整的开放阅读框，阅读框全长在
3777~3873bp之间，编码的蛋白质在1201~1261aa之间。BLAST比对结果表明，6
个SfAOXs均与夜蛾科昆虫AOXs的氨基酸一致性最高。6个SfAOXs序列连配结果
表明，均含有相似的功能结构域,含有2个铁-硫（2Fe-2S）氧化还原中心的N-末端结
构域，含有1个黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）结合位点的中心结构域和含有1个底物
结合位点的内钼辅因子（MoCocofactor）的C-末端结构域。
2.草地贪夜蛾AOXs基因时空表达模式分析
使用实时荧光定量PCR检测了6个SfAOXs基因在草地贪夜蛾成虫和幼虫不同
组织中的表达模式。结果显示，SfAOX1和SfAOX2在雌雄成虫触角中表达量最高；
SfAOX3在雌成虫腹部、雄成虫触角和幼虫中肠中表达量最高；SfAOX4在不同组织中
的表达水平差异不显著；SfAOX5在雌成虫触角中和雄成虫头部中表达量最高；SfAOX6
在雄成虫触角中表达量最高。进一步检测了这些SfAOXs基因在幼虫中肠中的表达模
式，结果显示，SfAOX3在草地贪夜蛾幼虫中肠中表达量最高。6个SfAOXs基因在草
地贪夜蛾不同发育期具有不同的表达模式。SfAOX1在1龄幼虫中表达量最高；SfAOX2
和SfAOX4在不同发育期中的表达差异不显著；SfAOX3和SfAOX5在4龄幼虫中表达
量最高；SfAOX6在卵中表达量最高。
3.草地贪夜蛾SfAOX3基因的对壬醛的响应
鉴于SfAOX3基因在草地贪夜蛾幼虫中肠中的表达水平最高，推测该基因可能具
有代谢植物中醛类物质的功能。因此，向草地贪夜蛾3龄幼虫饲喂壬醛，并检测了
SfAOX3基因表达量的变化。结果表明，饲喂壬醛导致幼虫SfAOX3基因显著上调表
达，饲喂24h后该基因显著上调至对照组的3.8倍，表明SfAOX3可能参与对壬醛的
解毒代谢。
II
4.草地贪夜蛾SfAOX3基因功能分析
构建了L4440-SfAOX3重组载体，在大肠杆菌HT115菌株中表达了靶向SfAOX3
基因的dsRNA（dsAOX3），并饲喂草地贪夜蛾3龄幼虫。72h后，与饲喂dsGFP的
对照组相比，幼虫SfAOX3基因表达量显著降低，表明饲喂法能有效沉默SfAOX3基
因。该基因被沉默后，幼虫的生长发育受到显著抑制，其体重下降了24.5%，体长下
降了12.0%，化蛹率下降了8.4%。而且，沉默SfAOX3基因也显著降低了幼虫对壬醛
的耐受性，幼虫取食含有壬醛的饲料后，在24h时死亡率上升了36.3%，在48h时
上升了58.3%。
关键词：草地贪夜蛾；醛氧化酶；表达模式；RNA干扰；生长发育；解毒代谢
III
目录
第一章绪论1
1.1草地贪夜蛾的生物学特性与抗性1
1.1.1草地贪夜蛾的生物学特性1
1.1.2草地贪夜蛾的抗性1
1.2