迟眼蕈蚊乙酰胆碱酯酶基因的克隆及其功能研究

Acetylcholinesterase (AChE) is a key enzyme in insect nervous conduction, and it is also the major target of organophosphate and carbamate insecticides. ace1 and ace2 genes both occur in the same species of insect, so verifying the functional differences in the two ace genes is a research hotspot because the study of the function in insects of the two ace genes has been restricted to the traditional AChE function, and study about other functions have not yet been elucidated. The proposed project would focus on the functional differences of ace1 and ace2 in Bradysia odoriphaga Yang et Zhang in the following aspects: 1) clone and sequence the full-length cDNAs of the two ace genes in the B. odoriphaga, and then analyze the sequences, 2) compare the developmental-specific expression patterns of the two genes in B. odoriphaga, and 3) investigate the biological and toxicological functions of each ace gene by using the RNA interference (RNAi) technique. The results would help elucidate the two genes’ functions in insects, and they would provide a theoretical basis for the development of novel highly selective insecticides.

乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）是昆虫神经传导中的一种关键酶，是有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标。自从昆虫体内发现存在两种ace基因（ace1和ace2）之后，明确两种ace基因的功能差异就成为了研究热点，但以往两种ace基因功能的研究仅限于传统的乙酰胆碱酯酶功能方面，其他功能的研究较少。为了探讨ace1和ace2在迟眼蕈蚊体内的功能差异，本项目拟从3个方面开展试验：（l）克隆迟眼蕈蚊两种ace基因的全长序列，并进行分析；（2）比较迟眼蕈蚊不同发育阶段中两种ace基因的相对表达水平；（3）应用 RNA干涉技术研究两种ace基因所具有的生物学和毒理学功能。本项研究将从分子水平明确迟眼蕈蚊两种ace基因的功能差异，完善两种ace基因的功能研究，并为防控迟眼蕈蚊时靶标位点的寻找及新型杀虫剂的研发提供理论依据。

乙酰胆碱酯酶（Acetylcholinesterase，AChE）作为有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的作用靶标已经被大量报道。通过转录组和三代测序明确了迟眼蕈蚊（Bradysia odoriphaga）和很多昆虫一样体内也存在两种乙酰胆碱酯酶基因。利用RNA干扰技术初步探索了两种乙酰胆碱酯酶基因的功能，结果发现用Boace2干扰后，AChE活性明显降低，且对有机磷类农药毒死蜱和新烟碱类农药噻虫胺的敏感性增强。但Boace1干扰后，AChE活性并没有显著下降，对农药的敏感性也没有显著增强。说明在迟眼蕈蚊体内，Boace2具有乙酰胆碱酯酶基因的经典功能，但Boace1的功能尚不明确，有待进一步的研究。. 我们对迟眼蕈蚊进行了一系列的转录组学研究。第一次对迟眼蕈蚊进行了二代转录组测序，经过组装获得了大量信息，尤其是一些和药剂抗性与代谢相关的基因序列。在已知迟眼蕈蚊转录组组装结果的基础上，我们进一步利用转录组测序技术研究了毒死蜱和噻虫胺两种药剂对迟眼蕈蚊体内基因表达的影响。获得了一系列在药剂处理后表达发生变化的基因，并对这些基因进行了功能分类和注释。并对已知的和抗药性相关或和药剂代谢相关的基因进行了分析。并选取了一些具有代表性的基因进行了表达验证。此外，我们还研究了迟眼蕈蚊不同发育阶段的卵、二龄幼虫、四龄幼虫、蛹以及成虫的转录组数据，分析不同发育时期转录组的基因表达差异，并对这些基因进行功能分类和解析。并对昆虫发育相关的基因进行了分析和研究，最后，选取了12个基因进行了表达验证。这些转录组的分析结果为下一步迟眼蕈蚊的研究提供了良好的基础。