绿豆象热激蛋白超家族基因的鉴定及表达分析

[目的]鉴定绿豆象(Callosobruchus chinensis)热激蛋白(heat shock protein,HSP)超家族基因成员,明确高、低温胁迫后HSP基因在绿豆象中的表达变化,为深入挖掘HSP基因功能提供理论依据.[方法]从Insect Base 2.0下载不同昆虫HSP基因的CDS和蛋白序列,并以此为参考在绿豆象全长转录组测序数据库中进行本地BLASTp和tBLASTn比对搜索,同时结合HMMER和关键词两种方法再次筛选目标序列,最终完成搜索结果的汇总.利用CDD、MEGA、ProtParam等在线分析工具对绿豆象HSP超家族基因进行生物信息学分析.根据绿豆象成虫高、低温转录组测序数据筛选出7个候选CcHsp,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术比较分析其在绿豆象不同虫态(幼虫、蛹、成虫)及不同温度胁迫下的表达特性.[结果]共鉴定出31个HSP基因,其中包括3个HSP90、8个HSP70、8个HSP60和12个sHSP(small HSP).理化性质分析显示CcHsp编码的蛋白质包含159-776个氨基酸残基(aa),分子量介于18.4-88.9 kDa,理论等电点为4.95-9.17.亚细胞定位结果显示多数CcHsp定位于细胞质中,少数基因定位于线粒体基质、内质网和细胞核.系统发育分析表明绿豆象热激蛋白不同家族成员与其他昆虫的热激蛋白进化关系较近,显示了其在进化上的保守性.qRT-PCR分析发现,不同虫态在不同温度胁迫后7个候选CcHsp差异表达.CcHsp20.102经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调1 000和500倍;CcHsp70-5经高温胁迫后在雌、雄成虫体内的表达量分别上调500和450倍;幼虫经高、低温胁迫后,CcHsp19.855和CcHsp70-5表达差异显著.[结论]通过绿豆象全长转录组测序数据共鉴定出31个完整的热激蛋白超家族基因成员,分为4个亚家族,家族间蛋白结构、保守结构域和基因表达特征存在差异.CcHsp20.102和CcHsp70-5可能在成虫抵御高温胁迫中行使重要功能,而幼虫的高温耐受性可能与CcHsp19.855和CcHsp70-5的表达差异有关.