CN117230065A - 蚜虫FKBP12基因的dsRNA及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物技术领域,涉及害虫的防治,特别是指蚜虫FKBP12基因的dsRNA及其制备方法和应用。本发明的目的是提供一种昆虫FKBP12基因及其dsRNA在致死害虫中的应用。该基因的核苷酸序列是SEQ ID No.1。根据SEQ ID No.1设计的上游引物SEQ ID No.3和下游引物SEQ ID No.4,通过PCR扩增得到核苷酸序列是SEQ ID No.2的序列,用于进一步利用合成dsRNA。上述dsRNA是用上游引物SEQ ID No.5和下游引物SEQ ID No.6通过PCR合成模板,经过PCR产物纯化试剂盒纯化后,利用dsRNA合成试剂盒合成的dsRNA。
Description
技术领域
本发明属于生物技术领域,涉及昆虫的防治,特别是指蚜虫FKBP12基因的dsRNA及其制备方法和应用。
背景技术
害虫危害是造成农作物减产的主要因素之一,现如今我国乃至全世界都以化学农药作为防控害虫的主要手段。但长期使用化学农药造成害虫产生抗药性、农药残留、环境污染、危害人类健康等一系列严重问题。虽然目前已有生物杀虫剂等防治方法应用,但由于作用时间长、受环境因素影响较大,往往作用时间长,效果不稳定。为稳定有效地进行害虫防治工作,新型防治害虫的方法亟待开发。双链RNA(dsRNA)可应用于RNA干扰(RNAi),进入生物体内后,分解为21 nt左右的RNA双链,可以使靶标基因转录的RNA降解,进而引起靶标基因沉默。自2006年获得诺贝尔奖之后,基于RNAi技术的害虫防控策略被提出,相较于传统杀虫剂,RNAi技术在害虫防治方面有以下优势:1)专一沉默害虫基因,对非靶标生物安全;2)对环境无毒害。
公开号为CN105255892A的专利公开了一种蚜虫基因的dsRNA,可利用RNAi技术沉默蚜虫SaUP基因,导致蚜虫产生致死效应。公开号为CN114478735A的专利公开了利用Synapsin蛋白或基因的dsRNA防治蚜虫的思路;利用dsRNA体外饲喂或注射来筛选RNA靶标基因,导致靶标基因表达和沉默,已经广泛应用于昆虫生长发育关键基因的鉴定和功能分析。然而现有的利用dsRNA防治蚜虫的致死率低、致死周期长,在农业生产中不能达到及时止损的效果。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提出一种蚜虫FKBP12基因的dsRNA及其制备方法和应用,达到了非常好的杀灭效果,为害虫防治提供了一种新型靶标和应用方法。
本发明的技术方案是这样实现的:
本申请发明人在对昆虫基因的研究中发现,FK506结合蛋白12(FKBP12)是一种具有肽基脯氨酸异构酶活性的内源性蛋白,其功能在于调控细胞钙离子通道、参与免疫反应,在昆虫生长发育过程中发挥非常重要的功能。为了进一步探索该基因对防治蚜虫的作用。对其进行了深入研究:
本发明的目的是提供一种蚜虫FKBP12基因dsRNA在防治蚜虫中的应用。
一种FKBP12基因,该基因的核苷酸序列是SEQ ID No.1。该序列是对已公布的棉蚜基因组数据进行检索和对比,进一步通过PCR克隆获得786 bp长度的序列,其中开放阅读框327 bp。
一种FKBP12基因,其核苷酸序列是SEQ ID No.2,该序列是根据SEQ ID No.1设计的上游引物SEQ ID No.3和下游引物SEQ ID No.4,通过PCR扩增得到的,其含有T7启动子。用于进一步利用合成dsRNA。
上述dsRNA是用上游引物SEQ ID No. 5和下游引物SEQ ID No.6通过PCR合成模板,经过PCR产物纯化试剂盒纯化后,利用dsRNA合成试剂盒合成的dsRNA。
一种编码上述的dsRNA的基因,其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
一种含有上述的基因的重组载体。
一种含有上述的基因的工程菌。
上述的昆虫的dsRNA或上述的基因或上述的重组载体或上述的工程菌在制备防治蚜虫试剂、降低蚜虫存活率试剂或者抑制蚜虫FKBP12基因表达的试剂中的应用。
应用步骤为:饲喂蚜虫含有上述的dsRNA的饲料≤24 h,完成杀虫周期。
由于本申请的棉蚜FKBP12基因与玉米蚜、高粱蚜、桃蚜和豌豆蚜同源性很高,因此该干扰序列可用于同类群蚜虫中该基因的干扰和防治。
进一步的,上述蚜虫为1日龄棉蚜、玉米蚜、高粱蚜、桃蚜和豌豆蚜中的任一种;饲料中dsRNA的浓度为400 ng/μL;所述dsRNA包括由上述的基因或上述的重组载体或上述的工程菌合成的dsRNA。
饲喂蚜虫上述dsRNA后24 h,绝大部分棉蚜死亡,且死亡率高于防治棉蚜的常用杀虫剂—啶虫脒导致的死亡率。
本发明具有以下有益效果:
1、本发明提供一种昆虫FK506结合蛋白12(FKBP12)基因的序列及其双链RNA(dsRNA)的应用方法,它可以沉默FKBP12基因,导致害虫死亡。对棉蚜FKBP12基因进行克隆和测序后,得到序列为SEQ ID No.1;然后选择序列为SEQ ID No.2的该基因片段,用于dsRNA的合成。棉蚜取食该dsRNA后,绝大部分死亡,杀虫效率显著高于棉蚜防治常用杀虫剂啶虫脒。本发明为基于RNA干扰的害虫防治提供新的靶标。
2、棉蚜FKBP12基因在棉蚜生理活动中发挥重要功能,利用dsFKBP12将其沉默后,可以影响棉蚜细胞钙离子平衡,进而导致其死亡。相较于棉蚜防治常用杀虫剂啶虫脒,dsFKBP12使用剂量小、见效快(同比与市场应用的化学杀虫剂较低剂量下24 h 可达到91.66%的防效。)、对于环境和非把标生物影响小,是一种安全有效的新型杀虫剂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为不同蚜虫FKBP12基因的序列比对。
图2为dsFKBP12的电泳图。
图3为本发明实施例1中棉蚜1日龄成虫饲喂0、25、50、100、200和400 ng/µLdsFKBP12 24 h后的死亡率柱状图。
图4为本发明实施例1中棉蚜1日龄成虫饲喂400 ng/µL dsFKBP12 24 h后的死亡状。
图5为本发明实施例3中dsFKBP12处理1日龄棉蚜12 h后FKBP12基因的相对表达量,(***表示P<0.001,Independentt-tests, SPSS version 20.0 software)。
图6为本发明实施例2中棉蚜1日龄成虫饲喂水、400 ng/µL dsGFP(阴性对照)、400ng/µL dsFKBP12 和2100 ng/µL 啶虫脒24 h后的死亡率柱状图。不同字母表示不同处理之间存在显著差异(P<0.01,LDS法,DPSv9.05)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种昆虫FKBP12基因及其dsRNA在致死害虫中的应用。
本发明提供一种FKBP12基因,该基因的核苷酸序列是SEQ ID No.1。该序列是对已公布的棉蚜基因组数据进行检索和对比,进一步通过PCR克隆获得786bp长度的序列,其中开放阅读框327 bp。
本发明提供一种FKBP12基因,其核苷酸序列是SEQ ID No.2,是根据SEQ ID No.1设计的上游引物SEQ ID No.3和下游引物SEQ ID No.4,通过PCR扩增得到SEQ ID No.2,其含有T7启动子。用于进一步利用合成dsRNA。
上述dsRNA是用上游引物SEQ ID No. 5和下游引物SEQ ID No.6通过PCR合成模板,经过PCR产物纯化试剂盒纯化后,利用dsRNA合成试剂盒合成的dsRNA。
一种编码上述的dsRNA的基因,其核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
一种含有上述的基因的重组载体。
一种含有上述的基因的工程菌。
上述的昆虫的dsRNA或上述的基因或上述的重组载体或上述的工程菌在制备防治蚜虫试剂、降低蚜虫存活率试剂或者抑制蚜虫FKBP12基因表达的试剂中的应用。
应用步骤为:饲喂蚜虫含有上述的dsRNA的饲料≤24 h,完成杀虫周期。
将本申请的FKBP12基因与NCBI中同源序列进行比对,通过基因软件进行分析得到序列比对图,如图1所示,可见本申请的棉蚜FKBP12基因与玉米蚜、高粱蚜、桃蚜和豌豆蚜同源性很高,因此该干扰序列还可用于同类群蚜虫中该基因的干扰和防治。
进一步的,上述蚜虫为1日龄棉蚜、玉米蚜、高粱蚜、桃蚜和豌豆蚜中的任一种;饲料中dsRNA的浓度为400 ng/μL;所述dsRNA包括由上述的基因或上述的重组载体或上述的工程菌合成的dsRNA。
饲喂蚜虫上述dsRNA后24 h,绝大部分棉蚜死亡,且死亡率高于防治棉蚜的常用杀虫剂—啶虫脒导致的死亡率。
实施例1:棉蚜FKBP12基因片段及其dsRNA获得
1. 棉蚜FKBP12基因片段的获得
1)棉蚜FKBP12基因在棉蚜基因组的搜索
利用生物信息学的方法在已公布的棉蚜基因组中检索FKBP12基因序列,经过序列分析和对比,得到棉蚜FKBP12基因,序列长度为786 bp,其中开放阅读框为327 bp。
2)棉蚜FKBP12基因的引物设计
根据已获得的棉蚜FKBP12基因,在NCBI网站上设计引物,上游引物为SEQ ID No.3(CTCTACTCCTCCCATCAATAG),下游引物为SEQ ID No.4(TTATATAATAATTATAGACATTTGG)。所用引物为北京擎科生物科技有限公司合成。
3)棉蚜总RNA的获得
取50头棉蚜成虫,置于适量Trizol溶液中,根据TaKaRa的Trizol试剂盒的说明书提取棉蚜总RNA。
4)反转录合成cDNA
利用诺唯赞反转录试剂盒,根据说明书合成棉蚜cDNA。
5)棉蚜FKBP12基因的获得
利用诺唯赞MasterMix和设计的引物,以获得的cDNA为模板,根据说明书进行PCR扩增,得到棉蚜FKBP12基因。
6)棉蚜FKBP12基因核苷酸序列的分析
将克隆获得的棉蚜FKBP12基因于北京擎科生物科技有限公司进行测序,将测序获得的序列在NCBI网站上进行BLAST序列比对,确定序列的正确性。
2. 棉蚜FKBP12基因dsRNA合成
1)根据得到的棉蚜FKBP12基因的序列SEQ ID No.1,在NCBI网站上设计dsRNA合成模板的引物。引物序列分别为SEQ ID No.5(TAATACGACTCACTATAGGGTTCCTTGCCGAAGGAGACG)和SEQ ID NO:6(TAATACGACTCACTATAGGGTTTGGTGGAATGACGCCAGG)。引物有北京擎科生物技术有限公司合成。
2)棉蚜FKBP12基因dsRNA的合成
利用设计的dsRNA模板引物,以棉蚜cDNA为模板,通过诺唯赞MasterMix试剂盒经PCR得到dsRNA合成的模板。经过PCR产物纯化试剂盒纯化后,利用诺唯赞dsRNA合成试剂盒,根据说明书合成棉蚜FKBP12基因的dsRNA,见图2。
实施例2:利用dsRNA沉默棉蚜FKBP12基因导致棉蚜死亡
1)本试验设置6个组,每组包含3个生物学重复,每个生物学重复包含20头蚜虫。蚜虫分别饲喂水(0),以及终浓度为25、50、100、200和400 ng/μL的dsFKBP12,用以测试dsFKBP12的杀虫效率。
2)取20头大小一致的1日龄棉蚜成虫置于直径3 cm的培养皿中,用双层封口膜覆盖培养皿,封口膜之间含有200 μL的棉蚜人工饲料,每组添加相同体积的水或dsFKBP12,得到dsFKBP12终浓度为0、25、50、100、200和400 ng/μL,置于19℃的人工气候箱中进行饲喂。24 h后,统计蚜虫死亡数,计算死亡率。
3)蚜虫取食终浓度为0、25、50、100、200和400 ng/μL 的dsFKBP12 24 h后,其死亡率分别为6.67%、13.33%、20%、28.33%、43.33%和93.33%(图3)。表明终浓度为400 ng/μL的dsFKBP12对棉蚜成虫具有极好的杀虫效果(图4)。
实施例3:蚜虫FKBP12基因沉默效率检测
1)本试验设置对照组(dsGFP)和处理组(dsFKBP12)检测dsFKBP12在蚜虫取食12 h后其体内FKBP12基因的表达量,分析dsFKBP12对FKBP12基因的沉默效率。
2)取1日龄棉蚜成虫置于直径3.5 cm的培养皿中,让其取食含有终浓度为400 ng/μL的dsGFP和dsFKBP12的棉蚜人工饲料,人工饲料置于覆盖培养皿的两层封口膜之间。人工气候箱中19℃饲养12 h。每组3个生物学重复,每个生物学重复包含60头棉蚜成虫。
3)饲喂dsRNA 12 h后,每组处理取30头存活蚜虫于液氮中,用于提取总RNA。每组处理三个生物学重复。
4)将蚜虫样品利用Trizol试剂盒根据说明书进行总RNA提取,反转录为cDNA,利用荧光定量PCR检测棉蚜FKBP12基因的相对表达量,棉蚜β-actin作为内参基因,计算目的基因的沉默效率。结果表明饲喂12 h后棉蚜BKBP12基因的表达量显著下降67.4%(图5)。
实施例4:利用dsFKBP12与传统杀虫剂啶虫脒的杀虫效果比较
1)本试验设置4个组,蚜虫分别饲喂水、dsGFP(阴性对照)、dsFKBP12和啶虫脒。其中dsGFP和dsFKBP12的终浓度为400 ng/μL,啶虫脒终浓度为2100 ng/μL。
2)取大小一致的1日龄棉蚜成虫20头置于直径3 cm的培养皿中,用封口膜封住培养皿,添加200 μL的棉蚜人工饲料,其中添加等体积的水、dsRNA和啶虫脒溶液,再以封口膜覆盖,于19℃条件下饲喂。24 h后,观察统计蚜虫死亡数量,计算死亡率。每组都包含3个生物学重复。
3)饲喂dsFKBP12 24 h后,棉蚜的死亡率为91.66%远高于正常蚜虫(5%)和阴性对照组(6.67%),而啶虫脒则导致51.67%蚜虫死亡,表明dsFKBP12对蚜虫的致死效果好于啶虫脒(图6)。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种蚜虫FKBP12基因的dsRNA,其特征在于:包括如SEQ ID No.2所示的核苷酸序列及与其反向互补的核苷酸序列。
2.权利要求1所述的蚜虫FKBP12基因的dsRNA的制备方法,其特征在于,步骤为:根据FKBP12基因设计上游引物和下游引物,以棉蚜cDNA为模板,经PCR获得dsRNA。
3.根据权利要求2所述的蚜虫FKBP12基因的dsRNA的制备方法,其特征在于:所述FKBP12基因的核苷酸序列如SEQ ID No.1所示。
4.根据权利要求3所述的蚜虫FKBP12基因的dsRNA的制备方法,其特征在于:所述上游引物序列如SEQ ID No.5所示、下游引物序列如SEQ ID No.6所示。
5.一种编码权利要求1所述的dsRNA的基因,为蚜虫FKBP12基因,其核苷酸序列如SEQID No.1所示。
6.一种含有权利要求5所述的基因的重组载体。
7.一种含有权利要求5所述的基因的工程菌。
8.权利要求1所述的昆虫的dsRNA或权利要求5所述的基因或权利要求6所述的重组载体或权利要求7所述的工程菌在制备防治棉蚜试剂、降低蚜虫存活率试剂或者抑制蚜虫FKBP12基因表达的试剂中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用,其特征在于,步骤为:饲喂蚜虫含有权利要求1所述的dsRNA的饲料≤24 h,完成杀虫周期。
10.根据权利要求9所述的应用,其特征在于,所述蚜虫为1日龄棉蚜、玉米蚜、高粱蚜、桃蚜和豌豆蚜中的任一种;饲料中dsRNA的浓度为200 - 600 ng/μL;所述dsRNA包括由权利要求5所述的基因或权利要求6所述的重组载体或权利要求7所述的工程菌合成的dsRNA。
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CN116732041A (zh) * | 2023-05-23 | 2023-09-12 | 贵州大学 | 一种可用于rna干扰防治桃蚜的致死基因、rna干扰序列及其制备方法 |
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2023
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