1。5。1引物设计 3

1。5。2视蛋白LW基因的5’ RACE 实验步骤 4

1。5。3视蛋白LW基因的3’ RACE 实验步骤 5

1。6 LW视蛋白基因序列的数据分析 6

2。结果与分析 6

2。1 杂拟谷盗LW视蛋白基因的序列分析 6

2。2 LW视蛋白基因系统进化分析 9

3。讨论 10

参考文献 11

致谢 12

引言

视觉是昆虫感知周围光环境的最重要的途径。昆虫的头部两侧生有一对复眼，复眼是昆虫的主要视觉器官，在感知外界环境、避敌、求偶、觅食和决定行动方向等方面发挥着重要作用。复眼由许多小眼集合而成，每个小眼都有角膜、晶椎、色素细胞 、视杆、基膜等结构[1]，是一个独立的感光单位。小眼的数目和面积决定了复眼的特性[2]。一般情况下，小眼数目越多，复眼的分辨力越强，造像越清晰，昆虫的视力也就越强[3]。昆虫视觉的产生主要依赖于小眼内具有不同光谱敏感性的光感受细胞，每个小眼具有8-9个光感受细胞，其对环境中光信号的敏感性依赖于视觉色素。一般通过最大吸收光波长来描述视觉色素[4]。视觉色素由视蛋白和发色团结合而成，由于大多数物种含有相同的发色团，所以视觉色素的光谱敏感峰值主要取决于视蛋白。视蛋白是一种跨膜蛋白，它包括1个胞外氨基末端、7个跨膜区和1个胞内羧基末端，属于G蛋白偶联受体超家族成员[5]。研究显示昆虫的感光器主要有绿光、蓝光和紫外线三种，这三种光感受器的光吸收峰值依次为530nm、 440nm和350nm左右。学者们还发现了一种光接收峰值在565nm之上的红光感受器，这种感受器在在蜻蜓目、膜翅目、鳞翅目以及鞘翅目中存在[6]。由于昆虫占有各种各样的生态位，复杂多变的栖息环境造就了昆虫可视波段的多样性。根据吸收光谱峰值范围,可将昆虫的视觉基因分为UV视觉基因(300-400nm)、蓝光视觉基因(400-500nm)及长波视觉基因(500-600nm)三类。

杂拟谷盗(Tribolium confusum)隶属于鞘翅目拟步甲科拟谷盗属，是一种重要的储粮害虫，在我国各地均有分布。其寄主范围广泛，主要危害禾谷类籽实、面粉、麸皮、米糠等产品[7]。且其成虫体表的臭腺可以分泌含致癌物质苯醌的臭液，能使面粉等被害物变色、发臭、结块而不能食用[8]，威胁粮食的储存，给农业生产造成巨大的损失。杂拟谷盗在面粉厂、饲料厂和粮食仓库普遍发生，其生活环境通常是较为黑暗的，缺少光信息。与其自身所处的的光环境相适应，杂拟谷盗视蛋白基因的进化必然有其自身的规律。国外已有学者对杂拟谷盗的近缘物种赤拟谷盗(Tribolium castaneum)进行了全基因组测序，其结果显示赤拟谷盗体内只含有LW视蛋白和UV视蛋白，而B视蛋白已经丢失。研究发现赤拟谷盗每个小眼含有8个光感受细胞R1-R8，且R1-R8细胞中都表达LW视蛋白，只有R7中表达UV视蛋白。可见LW视蛋白有这么大的表达领域，可能与拟谷盗属物种长期适应粮仓、面粉厂等黑暗的栖息环境有关。论文网

目前对于昆虫视蛋白的研究主要集中在鳞翅目，如小地老虎、烟草天蛾、棉铃虫等[9, 10]，并且已经克隆得到它们的视蛋白基因。而对于鞘翅目昆虫的研究比较少，杂拟谷盗是较为理想的实验材料。本研究使用RACE技术首次克隆得到了杂拟谷盗LW视蛋白基因的全序列，旨在了解LW视蛋白的分子进化，为深入研究视蛋白在储粮害虫趋光行为中所发挥的作用奠定基础，不仅在理论上具有重要意义，在实际的应用中也有潜在价值，可能为研发出新型选择性害虫诱杀剂或测报用光源，开发出调控昆虫视觉行为的刺激物或抑制物，使灯光或光学调控害虫技术应用于虫害的生物防治工作。