本发明属于害虫防治,具体涉及mir-3032-z在制备抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的产品中的应用。
背景技术:
1、褐飞虱是一类以水稻为食的单食性害虫,它能通过大量吸取水稻韧皮部汁液,使水稻植株营养成分流失,进而导致水稻叶片变黄枯萎,产量下降,造成严重经济损失。种植含抗褐飞虱基因的抗性水稻品种是目前最为经济、环境友好的褐飞虱防治举措。植食性昆虫与寄主植物之间的互作是动态变化的,长期以来,水稻与褐飞虱协同进化,水稻进化出了复杂的防御系统用以抵抗褐飞虱的侵害,近年来不断有水稻抗褐飞虱基因被挖掘(chengx,wuy,guo j,et al.2013a.a rice lectin receptor-like kinase that is involvedin innate immune responses also contributes to seed germination.the plantjournal,76:687-698)。而褐飞虱的适应能力强,随着抗性水稻的广泛种植,在自然选择压力下,褐飞虱逐渐克服并适应抗性水稻品种的防御机制,并建立新的寄主关系,进化出新的生物型,形成新的种群(kobayashi t,yamamoto k,suetsuguy,et al.2014.geneticmapping of the rice resistance-breaking gene of the brown planthoppernilaparvata lugens.proceedings-royal society.biological sciences,281:20140726)。随着新生物型群体的出现,原有抗虫基因水稻的抗性被克服,褐飞虱对抗性水稻的致害性逐渐增强,这为抗性水稻的培育带来严峻的挑战。
2、褐飞虱对抗性水稻致害性的增强是一种可遗传的变化。这种进化的遗传变异机制主要分为两类,一类为基因突变,另一类为基因表达水平的变化。基因突变会导致褐飞虱与抗性水稻为应对褐飞虱取食所产生的防御相关代谢物质的结合能力发生变化,从而导致褐飞虱对抗性水稻不敏感(simonjc,d'alencon e,guy e,et al.2015.genomics ofadaptation to host-plants in herbivorous insects.briefings infunctionalgenomics&proteomics,14:413-423)。基因表达水平变化是指特定功能的基因产物在生物体内的含量会随时间、生活环境、生理行为等而改变,这种变化多与代谢抗性相关基因有关(wang r,zhuy,deng l,et al.2017.imidacloprid is hydroxylated by laodelphaxstriatellus cyp6ay3v2.insect biochemistry and molecular biology,26:543-551.wuyq,xu hf,pan yo,et al.2018.expression profile changes of cytochrome p450genesbetween thiamethoxam susceptible and resistant strains ofaphis gossypiiglover.pesticide biochemistry and physiology,149:1-7)。有研究人员利用高通量测序技术,对分别能致害tn1和mudgo水稻的两种不同褐飞虱种群的唾液腺和脂肪体进行了转录组测序分析,结果表明两个种群之间的差异表达基因多参与代谢、消化、分泌蛋白及免疫表达等通路,并推测这类基因可能与褐飞虱致害性的进化密切相关(ji r,yuh,fu q,etal.2013.comparative transcriptome analysis of salivary glands of twopopulations of rice brown planthopper,nilaparvata lugens,that differ invirulence.plos one,8:e79612.yu h,ji r,ye w,et al.2014.transcriptome analysisof fat bodies from two brown planthopper(nilaparvata lugens)populations withdifferent virulence levels in rice.plos one,9:e88528)。之后,又有学者对取食抗性水稻b5和取食感性水稻tn1的两组褐飞虱唾液腺进行分析,发现取食抗性水稻b5的褐飞虱种群体内与糖代谢相关基因表达上调(wang x,zhang m,feng f,etal.2015.differentially regulated genes in the salivary glands ofbrownplanthopper after feeding in resistant versus susceptible ricevarieties.archives ofinsect biochemistry and physiology,89:69-86)。同样,对取食bph6转基因抗性水稻株系的褐飞虱进行转录组测序,与取食野生型nipponbare褐飞虱转录组数据做比较分析发现:取食抗性水稻的褐飞虱体内参与代谢、解毒、自噬等过程的基因表达均上调(zhang j,guan w,huang c,et al.2019.combining next-generationsequencing and single-molecule sequencing to explore brown plant hopperresponses to contrasting genotypes ofjaponicarice.bmc genomics,20:682)。
3、常见参与调控褐飞虱代谢抗性的是能调控解毒代谢的细胞色素p450家族基因,它能参与昆虫内源性和外源性化合物的代谢,包括摄入的植物次生代谢物质和杀虫剂等外源化合物,作用范围十分广泛,是昆虫非常重要的解毒系统之一,在昆虫与植物协同进化的过程中起着十分重要的作用(wang r,zhuy,deng l,et al.2017.imidacloprid ishydroxylated by laodelphax striatellus cyp6ay3v2.insectbiochemistryandmolecularbiology,26:543-551)。研究发现p450家族基因的过量表达介导包括褐飞虱在内的多种害虫对昆虫生长调节剂类、氨基甲酸酯类、有机磷类等物质的代谢抗性。
4、microrna(mirna)是一类长度约为22nt左右的内源性非编码单链rna,是一种小分子调节因子,能广泛参与生物体的胚胎发育、细胞生长、分化、增殖、凋亡、代谢等多种生命活动进程的调节,在基因转录后调控过程中发挥着重要作用(bushati n,cohensm.2007.microrna functions.annual review of cell and developmental biology,23:175-205)。昆虫的表型分化、遗传发育、免疫防御以及抗逆性等生理活动过程中均有mirna的参与,研究发现mirna通过调控与抗性和解毒功能相关基因的表达来参与昆虫抗药性,包括细胞色素p450家族、gst、bt毒蛋白、酯酶、超氧化物歧化酶和abc转运蛋白等多种抗性和解毒相关基因(zhu b,li xx,liu y,et al.2017.global identification ofmicrornas associated with chlorantraniliprole resistance in diamondback mothplutellaxylostella(l.).scientific reports,7:4071)。综合来看,mirna和抗性相关基因在昆虫抗性进化中扮演了重要角色,可以作为害虫防治的重要靶标。但目前缺乏防治致害型褐飞虱的有效方法。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供mir-3032-z在制备抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的产品中的应用。mir-3032-z及其对应的靶基因cyp15a1参与褐飞虱解毒代谢相关通路,在褐飞虱致害性进化并形成新生物型的过程中发挥重要作用。
2、本发明提供了mir-3032-z或过表达mir-3032-z的试剂在制备抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的产品中的应用;所述产品包括药物或试剂盒。
3、本发明还提供了抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备恢复褐飞虱对抗虫水稻的敏感性的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
4、本发明还提供了抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备破环褐飞虱对抗虫水稻的解毒代谢能力的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
5、优选的是,所述抗虫水稻包括抗虫水稻yhy15。
6、本发明还提供了抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备降低褐飞虱蜜露分泌量和/或虫增重的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
7、本发明还提供了抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备抑制褐飞虱取食行为的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
8、优选的是,所述褐飞虱包括致害型褐飞虱。
9、优选的是,所述致害型褐飞虱包括生物y型褐飞虱。
10、优选的是,所述过表达mir-3032-z的试剂包括mir-3032-z激动剂。
11、优选的是,所述agomir-3032的正义链的核苷酸序列优选如seq id no.2所示,所述agomir-3032的反义链的核苷酸序列优选如seq id no.3所示。
12、本发明提供了mir-3032-z或过表达mir-3032-z的试剂在制备抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的产品中的应用;所述产品包括药物或试剂盒。本发明发现,mir-3032-z能反向调控cyp15a1这一解毒代谢基因。cyp15a1为细胞色素p450家族基因,细胞色素p450能参与昆虫内源性和外源性化合物的代谢。本发明首次发现,mir-3032-z及其对应的靶基因cyp15a1参与褐飞虱解毒代谢相关通路,在褐飞虱致害性进化并形成新生物型的过程中发挥重要作用。本发明基于高通量测序分析技术,以mirna为切入点,鉴定到一种能够调控褐飞虱解毒代谢的mirna(mir-3032-z)在生物型1和生物型y两个不同生物型褐飞虱中的表达差异,揭示了mirna在褐飞虱致害性进化并形成新生物型过程中的重要作用,为深入研究褐飞虱响应并适应抗性水稻的基因表达调控网络提供新方向。试验结果表明,mir-3032-z通过靶向结合靶标基因3’utr区调控基因的表达,通过注射agomir-3032能抑制细胞色素p450家族基因cyp15a1的表达,且注射agomir-3032后,生物型y褐飞虱在抗虫水稻yhy15上的蜜露分泌量和虫增重显著降低,取食行为受到了明显的抑制,使得致害型褐飞虱恢复了对抗性水稻yhy15的敏感性。本发明为mirna参与褐飞虱致害性的分子遗传机制提供了新的见解,加深了从mirna的角度对褐飞虱消化代谢及解毒过程的理解,为褐飞虱在解毒代谢的研究提供参考,在揭示褐飞虱对抗虫水稻的适应方面提供重要的理论依据,加深了对植物-昆虫互作的分子机制的理解,并且为今后制定针对褐飞虱的防治策略提供参考。
1.mir-3032-z或过表达mir-3032-z的试剂在制备抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的产品中的应用;所述产品包括药物或试剂盒。
2.抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备恢复褐飞虱对抗虫水稻的敏感性的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
3.抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备破环褐飞虱对抗虫水稻的解毒代谢能力的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
4.根据权利要求2或3所述的应用,其特征在于,所述抗虫水稻包括抗虫水稻yhy15。
5.抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备降低褐飞虱蜜露分泌量和/或虫增重的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
6.抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂在制备抑制褐飞虱取食行为的药物中的应用;所述抑制褐飞虱cyp15a1基因表达的试剂包括过表达mir-3032-z的试剂。
7.根据权利要求1~3、5和6任一项所述的应用,其特征在于,所述褐飞虱包括致害型褐飞虱。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述致害型褐飞虱包括生物y型褐飞虱。
9.根据权利要求1~3、5和6任一项所述的应用,其特征在于,所述过表达mir-3032-z的试剂包括mir-3032-z激动剂。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述mir-3032-z激动剂包括agomir-3032;所述agomir-3032的正义链的核苷酸序列优选如seq id no.2所示,所述agomir-3032的反义链的核苷酸序列优选如seq id no.3所示。
