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荔枝蒂蛀虫卵5个化学感受蛋白的基因克隆及除虫脲对其表达的影响

姚琼, 全林发, 聂晶, 徐淑, 李文景, 董易之, 陈炳旭

姚琼, 全林发, 聂晶, 等. 荔枝蒂蛀虫卵5个化学感受蛋白的基因克隆及除虫脲对其表达的影响[J]. 华南农业大学学报, 2021, 42(5): 60-68. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202012042
引用本文: 姚琼, 全林发, 聂晶, 等. 荔枝蒂蛀虫卵5个化学感受蛋白的基因克隆及除虫脲对其表达的影响[J]. 华南农业大学学报, 2021, 42(5): 60-68. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202012042
YAO Qiong, QUAN Linfa, NIE Jing, et al. Molecular cloning of five chemosensory proteins from Conopomorpha sinensis eggs and gene expression after diflubenzuron treatment[J]. Journal of South China Agricultural University, 2021, 42(5): 60-68. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202012042
Citation: YAO Qiong, QUAN Linfa, NIE Jing, et al. Molecular cloning of five chemosensory proteins from Conopomorpha sinensis eggs and gene expression after diflubenzuron treatment[J]. Journal of South China Agricultural University, 2021, 42(5): 60-68. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.202012042

荔枝蒂蛀虫卵5个化学感受蛋白的基因克隆及除虫脲对其表达的影响

基金项目: 国家自然科学基金(31801800);广东省自然科学基金(2020A151501960);广东省农业科学院科技创新战略专项(R2019PY-QY001);国家现代农业(荔枝龙眼)产业技术体系建设专项 (CARS-32-12)
详细信息
    作者简介:

    姚琼(1984—),女,副研究员,博士,E-mail: joanyao_0603@163.com

    通讯作者:

    陈炳旭(1963—),男,研究员,博士,E-mail: gzchenbx@163.com

  • 中图分类号: S186

Molecular cloning of five chemosensory proteins from Conopomorpha sinensis eggs and gene expression after diflubenzuron treatment

  • 摘要:
    目的 

    获得荔枝蒂蛀虫Conopomorpha sinensis 5个化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)基因CsinCSPs的全长序列,并解析除虫脲对其表达的影响。

    方法 

    提取荔枝蒂蛀虫卵总RNA,利用转录组测序结果和cDNA末端快速扩增技术(Rapid amplification of cDNA ends,RACE)获得5个CsinCSPs基因的全长序列;对序列进行生物信息学分析,用Phyre2在线软件进行同源建模,用AutoDock软件对蛋白与农药分子进行分子对接预测;用荧光定量PCR方法分析在除虫脲处理荔枝蒂蛀虫卵后这5个基因的表达情况。

    结果 

    从荔枝蒂蛀虫卵中克隆了5个CsinCSPs基因的全长序列,序列分析结果表明,这5个基因的编码蛋白具有昆虫化学结合蛋白的典型特征,其保守半胱氨酸位点排布模式均为C1-X6-C2-X18-C3-X2-C4,并分为了包含5个α−螺旋和6个α−螺旋的2个类群。软件模板分析表明,5个CsinCSPs蛋白的三维结构均由α−螺旋、β−折叠和卷曲环组成,且与甘蓝夜蛾Mamestra brassicae CSP2的三维结构相似度最高。分子对接数据表明,5个CsinCSPs与2个菊酯类药剂分子结合亲和力最强,与除虫脲的结合力最弱。亚致死剂量除虫脲处理荔枝蒂蛀虫卵后,CsinCSP3和CsinCSP5分别在处理后6、24 h表达上调超过40余倍,48 h则表达下降。

    结论 

    化学感受蛋白CsinCSPs可能参与农药胁迫下荔枝蒂蛀虫卵的解毒过程。

    Abstract:
    Objective 

    To obtain the full-length sequences of CsinCSPs genes of five chemosensory proteins (CSP) from Conopomorpha sinensis, and analyze the effect of diflubenzuron on CsinCSP gene expression.

    Method 

    Total RNA was extracted from C. sinensis eggs. The full-length cDNA of five CsinCSP genes were cloned by transcriptome sequencing results and rapid amplification of cDNA ends(RACE). The putative amino acid sequences of CsinCSPs were analyzed by bioinformatics software. The three-dimensional (3D) structure of CsinCSPs were predicted using the Phyre2 online software. The binding capacities of CsinCSPs to pesticides were studied by AutoDock software. The changes of CsinCSP gene expressions after treating the C. sinensis eggs with diflubenzuron were analyzed by qRT-PCR.

    Result 

    Full-length sequences of five CsinCSP genes were cloned from C. sinensis eggs. Sequence analysis results indicated these five genes encode proteins with typical characteristics of insect chemosensory proteins. The putative cysteines pattern of five CsinCSPs was C1-X6-C2-X18-C3-X2-C4. The five CsinCSPs could be classified to clades with five α-helix and six α-helix. Based on analysis of model template, the 3D structures of five CsinCSPs were found to consist of α-helix, β-strand and loop, and were most similar to the 3D structure of Mamestra brassicae CSP2. The molecular docking results revealed that the five CsinCSPs had the highest binding affinities with two pyrethroids, while the lowest binding affinity with diflubenzuron. The expressions of CsinCSP3 and CsinCSP5 were up-regulated by more than 40 times at 6 and 24 h after diflubenzuron treatment at sublethal dose to C. sinensis eggs, and decreased at 48 h after treatment.

    Conclusion 

    The chemosensory protein CsinCSPs may be involved in the detoxification process after pesticide treatment in C. sinensis eggs.

  • 油菜Brassica napus L.角果是决定油菜产量的关键因子[1-2]。在检测油菜角果表型参数时,利用三维重建技术构建精确的三维形态模型,对于作物植株特征的获取具有重要的意义[3-4]。马保建等[5]提出了基于骨架点的重建枣树枝干算法,该算法缩短了枣树重建时间且降低了配准误差,但该算法适用于骨架明朗的中大型点云。Xu等[6]提出一种结合RANSAC[7]、ISS (Intrinsic shape signature)[8]和3DSC (3D shape context)[9]的ICP[10]改进算法,在保持较高配准精度的同时,具有较快的配准速度,但是该算法也存在提取特征点不足等问题。徐胜勇等[11]通过对ICP算法过程中近邻搜索参数的改进,对已知大概旋转角度的2个视角下的点云进行2次匹配,并采用KD-tree[12]加速,配准误差控制在0.48 mm,配准时间均小于147 s,为后续对油菜点云配准的改进奠定了基础。本文以成熟期油菜角果分枝为研究对象,提出一种基于ISS-LCG组合特征点的油菜分枝点云配准方法,以期实现不同视角下油菜分枝点云的快速精确配准。

    使用双目深度传感立体相机ZED系列采集油菜分枝的原始点云,对油菜点云进行数据处理,处理流程如图1所示。首先进行预处理,去除背景噪声及冗余信息;然后构建ISS-LCG组合特征点,使用三维形状上下文特征(3D shape context,3DSC)对组合特征点进行特征描述;在确定最佳点云配准视角后,使用RANSAC+ICP两步点云配准法对不同角度下的油菜分枝点云进行粗配准和精配准。

    图  1  点云处理流程图
    Figure  1.  Flow chart of the processing of the point cloud

    2021年5月13日至5月17日于江苏省泰州市油菜试验田采集成熟期油菜植株,品种为‘扬油6号’,图像采集地点为南京农业大学人工智能学院视觉实验室。油菜点云采集方法与步骤(图2):在自然光线下,将油菜分枝插入花盆中央,花盆中心点与转盘中心重合;将双目深度传感立体相机放置在高度为22.7 cm的相机架上,相机架的中心点距离转盘圆心143.6 cm。拍摄方法:从6个视角(0°、30°、60°、90°、180°、270°)分别拍摄油菜分枝的点云图像(图3),以PCD格式保存,每个油菜分枝存储6幅图像,共40个油菜分枝,合计240幅图像。

    图  2  使用ZED相机采集的油菜分枝点云
    Figure  2.  Point cloud of rape branch collected using ZED camera
    图  3  3号油菜分枝不同角度彩色图
    Figure  3.  Color view of rape branch No. 3 at different angles

    硬件平台:戴尔计算机(i5-10210U 主频1.6 G HZ 2.11 G HZ处理器、8 GB内存、NVIDIA GeForce MX230 471.41显卡)。操作系统为Windows 10,软件平台:Visual Studio 2019集成开发环境和点云库(Point cloud library, PCL)11.0。

    ZED相机获取的油菜分枝点云包含大量背景噪声,需进行预处理。下面以3号油菜分枝0°点云为例,介绍预处理流程(图4)。直通滤波[13-14]:根据油菜的三维点云坐标信息,设置空间xy方向阈值范围分别为(−0.05 m,0.26 m)、(−0.15 m,0.50 m),大于阈值的视为无用点去除,可很好地去除附近杂物的噪声信息[15],结果如图4b所示。为去除黑色幕布点云,使用HSV阈值分割方法[16]滤除阈值区间在[240,18,4] ~[255,45,4]的黑色点云,分割结果如图4c所示,油菜点云信息保留完整。因光照等外界因素或相机测量误差等原因,会出现小区域噪点[17]。使用StatisticalOutlierRemoval滤波器[18]剔除油菜点云的离群点,设置K近邻搜索点个数为15,标准差倍数为1,统计滤波前后效果差异(图4d)。为了加速点云数据处理速度,需降低点云密度[19-20]。利用体素滤波器[21]对油菜点云进行下采样,将栅格尺寸设置为0.002f,能够最大程度地保留油菜点云的几何结构信息,下采样结果如图4e所示。

    图  4  3号油菜分枝0°点云预处理流程
    Figure  4.  Pretreatment process of 0° point cloud for rape branch No.3

    在点云配准过程中,通过特征提取算法提取点云特征点,基于特征点进行配准,能显著减少点云配准时间,但如果提取特征点不足,也会大大增加配准误差;如果随机选取部分油菜点云作为关键点代替原始点云配准,存在关键点可能过于集中于某处,导致代表性不足、点云配准效果随机性较大的问题。本文尝试将上述2种方法相结合,用后者选取的部分油菜点云作为关键点,扩充前者提取的特征点,构建组合特征点进行特征描述,可以提高配准精度,降低配准失败的可能性。

    首先利用内部形状描述子ISS提取点云特征点,该算法的基本步骤如下:

    对点云P中每个点 $ {p}_{i} $ 建立一个局部坐标系,并对所有点设定一个搜索半径r,本文设置为0.005;确定点云P中每个以点 $ {p}_{i} $ 为中心、 $ r $ 为半径区域内的所有点,并计算这些点的权值 $ {w}_{ij} $ ;计算每个点 $ {p}_{i} $ 协方差矩阵 $ \mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{v}\left({{p}}_{i}\right) $ ;计算每个点 $ {p}_{i} $ 的协方差矩阵 $ \mathrm{c}\mathrm{o}\mathrm{v}\left({{p}}_{i}\right) $ 的特征值{ $\lambda _{i}^{1},\lambda _{i}^{2},\lambda _{i}^{3}$ },并按从大到小的顺序排列;设置阈值 $ {\varepsilon }_{1} $ $ {\varepsilon }_{2} $ ,通常值不超过1,满足 $\dfrac{{\lambda }_{i}^{2}}{{\lambda }_{i}^1}\leqslant {\varepsilon }_{1}$ $ \dfrac{{\lambda }_{i}^{3}}{{\lambda }_{i}^{2}}\leqslant {\varepsilon }_{2} $ 的点即为关键点,本文将 $ {\varepsilon }_{1} $ 设置为0.45, $ {\varepsilon }_{2} $ 设置为0.55。重复上述步骤,直至完成所有的点。其中, $ {w}_{ij} $ $ {\rm{cov}}\left({p}_{i}\right) $ 表达式为:

    $$ \begin{array}{c}{w}_{ij}=\dfrac{1}{\left|\left|{{p}}_{i}-{{p}}_{j}\right|\right|}\text{,}\left|{{p}}_{i}-{{p}}_{j}\right| < r\text{,}\end{array} $$ (1)
    $$ \begin{array}{c}{\rm{cov}}\left({{p}}_{i}\right)=\dfrac{\displaystyle\sum _{\left|{p}_{i}-{p}_{j}\right| < r}{w}_{ij}({p}_{i}-{p}_{j}){\left({p}_{i}-{p}_{j}\right)}^{{\rm{T}}}}{\displaystyle\sum _{\left|{p}_{i}-{p}_{j}\right| < r}{w}_{ij}}\text{,}\end{array} $$ (2)

    式中, $ {p}_{j} $ 为点云P中的除 $ {p}_{i} $ 之外的点。

    以4号油菜分枝为例,油菜点云通过ISS方法提取出的特征点如图5a所示。

    图  5  4号油菜分枝组合特征点提取
    Figure  5.  Extraction of combined feature points from No. 4 rape branch

    LCG[22]是目前应用广泛的伪随机数生成算法,其基本思想是通过对前一个数进行线性运算并取模从而得到下一个数,具体见公式(3):

    $$ {x}_{n+1}=\left(a{x}_{n}+c\right){\rm{mod}}\left(m\right)\text{,} $$ (3)

    式中,a为乘数,c为增量,mod为取余,m为模数。为保证生成的随机数有较好的均匀性,令m= $ {2}^{k} $

    虽然LCG常用来生成随机数,但因为生成的随机数基本符合均匀分布,且出现随机点集中于某一区域的概率可以忽略不计,因此生成的数又被称为“伪随机数”,选取数字的方式又被称为“伪随机选取”。 以4号油菜分枝为例,通过LCG伪随机选取的点的分布情况如图5b所示,因其同样具有很强的特征代表性,因此将其命名为“关键点”。

    当选取的关键点占整个点云的比例较大时,配准精度变高,但配准时间变长;反之,配准精度降低但配准时间缩短。因此,需要确定选取关键点数的最佳比例,以平衡配准精度和配准时间。

    在确定组合特征点后,采用3DSC算法对其进行特征描述。3DSC是一种从2DSC扩展而来的算法,基本思想为计算2个点集中每个点的上下文信息,比较其相似性,得到一个最近似的排列,并在2个点云中找到对应点。本文综合油菜点云中点与点之间的最小距离,经多次试验后确认在设置3DSC球面最小半径为0.025 m、邻域点半径搜索为0.030 m时,试验效果最好。

    因不同视角下油菜点云含有的信息不同,所以选取不同视角的油菜点云进行配准时得到的效果也不同。因此需要确定视角该如何选取。为了增强点云配准视角选取的科学性与说服力,本研究拍摄选取6个视角(0°、30°、60°、90°、180°、270°),具体见图6。油菜点云分别以30°、60°、90°、180°为间隔进行配准。下文将按点云视角由小到大的排列位次命名该视角下所得点云,例如60°视角下所得点云命名为 “点云3”。

    图  6  6个视角下的3号油菜分枝点云图
    0°:绿色;30°:红色;60°:蓝色;90°:青色;180°:黄色;270°:白色
    Figure  6.  Point cloud images of rape branch No. 3 from six perspectives
    0°: Green; 30°: Red ; 60°: Blue; 90°: Cyan; 180°: Yellow; 270°: White

    为了实现结构复杂的油菜分枝角果点云的精准配准,本文使用改进后的RANSAC方法作为粗配准方法,然后采用ICP算法进行精配准,点云两两配准流程如图7所示。

    图  7  基于组合特征点RANSAC+ICP点云配准流程图
    Figure  7.  RANSAC+ICP point cloud registration flow chart based on combined feature points

    为了给精配准提供良好的初始位置,避免配准陷入局部最优解,粗略估计源点云P到目标点云Q的变换矩阵。再通过特征描述子的最近邻匹配,找出采样点及其对应点时,可通过施加低级几何约束降低RANSAC配准过程的迭代次数。具体就是分别对PQ点云采样点形成的虚拟多边形的边长之间的比率计算相异向量,然后与设定的阈值比较。将特征对应采样的点表示为( $ {p}_{i} $ $ {q}_{i} $ )对象多边形的边长如下所示:

    $$ {{d}}_{p,i}=\left|\right|{{p}}_{i+1}{\rm{mod}}(n)-{{p}}_{i}\left|\right| , $$ (4)

    同样的方法计算场景多边形的边长 $ {d}_{q,i} $

    $${\boldsymbol{\delta}} =\left[\dfrac{{d}_{p,1}-{d}_{q,1}}{\mathrm{max}\left({d}_{p,1}-{d}_{q,1}\right)}\cdots \dfrac{{d}_{p,n}-{d}_{q,n}}{\mathrm{max}\left({d}_{p,n}-{d}_{q,n}\right)}\right]\text{,} $$ (5)

    式中, ${\boldsymbol{ \delta}} $ PQ点云形成的虚拟多边形之间的相异向量。

    如果2个多边形完全匹配,则 $ \mathrm{\delta } $ =0。预期最大偏差低于阈值 ${t}_{{\rm{poly}}}$ :

    $$ {\left|\left|\mathrm{\delta }\right|\right|}_{\infty }\leqslant {{t}}_{{\rm{poly}}}\text{,} $$ (6)

    综合考虑使用的相机质量、点云质量等因素的影响,经多次试验验证,将阈值设置为0.30时,效果最佳。

    基于2个视角相差较小的油菜点云,采取适用范围最广的ICP算法进行多次迭代的最近邻搜索,逐渐逼近最优结果。采用KD-tree 建立高维索引树形数据结构,加速2个点云的对应点匹配进程[6]。本试验中设置对应点云最大距离为0.05,最大迭代次数为350次。

    以3号油菜分枝0°点云为例,去除背景后,点云从1597771个点下降为10120个点,然后分别通过统计滤波和下采样,去除噪点及冗余信息,再次精简油菜分枝点云,减少点数约37.86%,对比原始点云减少了99.60%,这些工作为点云配准奠定了良好基础。以3号油菜分枝为例,试验证明,通过统计滤波和下采样处理后的点云配准误差为0.0715 mm,配准时间为13.873 s,与仅统计滤波和仅下采样处理的相比,点云配准效果与效率有明显提升。

    预处理后的油菜分枝,点云的点数在[1 187,9 727]内,将选取的关键点占整个点云的比例设定为mm∈(0,1)。由于LCG存在一定的随机性,为增强试验说服力并提高试验准确度,当m确定时,对选取的分枝进行3次试验,以平均值确定最终配准误差和配准时间。

    随机选取2、3、4、5、6、10、13、15、18、22号10枝油菜分枝,拟合m在(0,1)区间内以0.1为间隔、不同比例下配准误差和配准时间的变化曲线,结果发现当m∈(0.30,1)时,配准精度基本保持不变而配准时间呈指数形式增加,因此将关键点选取比例从(0,1)缩减为(0,0.30]。分别拟合m在区间(0,0.30]以0.01为间隔、不同比例下配准误差和配准时间的变化曲线(图8)。在(0,0.30]区间内,配准误差变化区间为 $ 1.03\times {10}^{-4}\sim 1.99\times {10}^{-4}\;\mathrm{m} $ ,配准时间变化区间为0.125~17.508 s,都属于可接受范围。因为配准效果的选择需衡量配准误差和配准时间,而肉眼无法判断m取何值时配准效果最佳,因此需对其进行数据分析,确定一个合适的评价标准。

    图  8  m∈(0, 0.30]时10枝油菜分枝平均配准误差和平均配准时间曲线
    Figure  8.  Mean registration error and mean registration time curve of 10 rape branches at m∈(0, 0.30]

    为量化配准效果,对决定配准效果的指标配准误差( $ e_{\rm{S}} $ )和配准时间( $ t_{\rm{S}} $ )进行评分。 $ e_{\rm{S}} $ 评分标准见式(7), $ t_{\rm{S}} $ 评分标准见式(8),综合评分S见式(9)。因油菜分枝配准试验中,配准精度更加重要一些,因此将平均配准误差指标权重(A)设为 0.55。

    $$ \begin{array}{c}e_{\rm{S}}=100-{10}^{5}\left(e_{\rm{m}}-e_{\rm{b}}\right)\text{,}\end{array} $$ (7)

    式中, $ e_{\rm{m}} $ 为不同比例下的平均配准误差; $ e_{\rm{b}} $ 为(0, 0.30]比例下的最优配准误差。

    $$\begin{split}&\;\\ & t_{\rm{S}}=120-\dfrac{5\left(t_{\rm{m}}-t_{\rm{b}}\right)}{6},\end{split} $$ (8)

    式中, $ t_{\rm{m}} $ 为不同比例下的平均配准时间; $ t_{\rm{b}} $ 为(0, 0.30]比例下的最优配准时间。

    $$ \begin{array}{c}S=e_{\rm{S}}A+t_{\rm{S}}\left(1-A\right)\text{。}\end{array} $$ (9)

    综合评分生成总评分,当选取比例为0.26时,S为最高分(93.40628),因此确定选取关键点的最优比例为0.26。

    首先以30°为间隔,分别配准点云1和2,点云2和3,点云3和4;以60°为间隔,分别配准点云1和3,点云2和4;以90°为间隔,分别配准点云1和4,点云4和5,点云5和6;以180°为间隔,分别配准点云1和5,点云4和6。以3号油菜分枝为例,配准角度分别间隔30°、60°、90°和180°时,配准误差分别为0.063、0.615、1.231和1.287 mm。配准结果表明配准点云相隔度数越大,配准精度越低,甚至出现配准错位、配准失败的情况。所以最终在以30°为间隔进行两两配准的3对点云中进行优选。配准效果见图9

    图  9  3号油菜分枝点云配准前(a)、后(b)效果
    Figure  9.  The effects of No. 3 rape branch before (a) and after (b) point cloud registration

    为验证算法的有效性,任取20对处理后的间隔30°的油菜分枝点云进行配准试验,表1中的点云数量为20对油菜分枝点云的平均点云数量。研究对比了基于ISS特征点、LCG关键点和ISS-LCG组合特征点使用RANSAC+ICP两步配准法进行油菜点云配准的配准情况,结果如表1所示。本文提出的基于ISS-LCG组合特征点,使用RANSAC+ICP两步配准法,相较于只使用ISS特征提取算法和只使用LCG选取关键点算法,虽然配准时间因为特征点和关键点的增多而有了不同程度的延长,但是配准精度分别提升74.0%和53.5%。由此说明组合特征点,加大了对配准过程中内点选取的约束程度,更能够代表原始点云,配准精度大大提高。

    表  1  点云配准算法性能测试结果
    Table  1.  Performance test results of point cloud registration algorithms
    算法 Algorithm 点云数量 No. of point cloud 配准误 差/mm Registration error 配准时 间/s Registration time
    ISS+ RANSAC+ICP 3693 0.254 0.124
    LCG+RANSAC+ICP 3693 0.142 6.873
    文献[23]方法 Method in literature [23] 3693 0.106 99.050
    ISS-LCG+RANSAC+ICP 3693 0.066 8.706
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    荆路等[23]提出的基于尺度不变特征变换(Scale-invariant feature transform,SIFT)特征点结合采样一致性初始配准(Sample consensus initial aligment,SAC-IA)和ICP的点云配准方法,将方法应用到本文数据中,并与本文方法对比(表1)。本文算法与之相比极大地节省了配准时间,提升了配准效率,但若要应用在实时性要求高的情境下,仍存在进一步改善的空间。

    本研究采用ZED相机完成油菜分枝的多角度点云采集,并通过点云预处理、构建ISS-LCG组合特征点、组合特征点描述、确定最佳点云配准视角以及两步点云配准等步骤实现了油菜分枝多角度点云的自动配准,主要结论如下:

    1)提出了基于ISS-LCG组合特征点的点云配准方法。将通过ISS特征提取方法提取的油菜分枝点云特征点和使用LCG方法伪随机选取的占比为0.26的关键点进行组合后构成油菜分支的组合特征点;使用3DSC方法对组合特征点进行特征描述后,基于RANSAC+ICP两步点云配准法进行快速配准,点云配准精度提升了50%~70%。

    2)经试验验证同一个油菜分枝,间隔30°时点云的配准效果最佳,配准误差平均为0.066 mm。

  • 图  1   荔枝蒂蛀虫卵5个CsinCSPs的二级结构分析

    Figure  1.   Secondary structure analysis of five CsinCSPs from Conopomorpha sinensis eggs

    图  2   CsinCSP1~5与其他昆虫CSPs的系统进化树分析

    Figure  2.   Phylogenetic analysis of CsinCSP1−5 and CSPs in other insects

    图  3   CsinCSP1~5与其他昆虫CSPs的WebLogo比对分析

    “*”表示4个高度保守的半胱氨酸残基

    Figure  3.   The WebLogo alignment of CsinCSP1-5 and CSPs in other insects

    “*” indicates four highly conservative cysteine residues

    图  4   CsinCSP1~5的3D结构预测模型

    Figure  4.   The 3D structure prediction of CsinCSP1−5

    图  5   亚致死剂量的除虫脲对荔枝蒂蛀虫卵5个CsinCSPs基因表达量的影响

    Figure  5.   Effects of diflubenzuron on expression of five CsinCSPs genes in Conopomorpha sinensis eggs at sublethal dose

    表  1   CsinCSPs克隆及实时荧光定量PCR所需引物

    Table  1   Primers for CsinCSPs cloning and qRT-PCR

    基因
    Gene
    巢式PCR引物(5′→ 3′) Nested gene-specific primers 实时荧光定量PCR (5′→ 3′)
    qRT-PCR
    5′扩增引物
    Primers for 5′RACE
    3′扩增引物
    Primers for 3′RACE
    CsinCSP1 CAATATGGTCGTACTTGGTAG AAAGAGTGGAAACAGCTTCT CCGAAGGAGCTGAACTTAGAA
    AGACTACTGCAATTCGTGA AACAGCTTCTTGACAAATGG TCTCTGGAGTCTGTCAACTACT
    CsinCSP2 AGCACACGTTTGAAGTTCT AGCTGGTGGTCAGGAAAC CCTCATTACAACCGCTACGATAA
    TTGTAGTAAGCGAGAAGAAC AAGAGCGAGCCCAGATTCTC GAAGTTCTTCCCGTCCTTAGTG
    CsinCSP3 GCAACATCTCCTCGAAGT TCAAGCACAACACTCGATTG CACCACACACTGAGCCATTC
    CACATCGTATATGGTCAGGT AGTACGACCCTGAGGGTAAC GACGGCATCGAGGAACAATC
    CsinCSP4 GCACTTGATCTGTCTTTGG GTGTCCGCAATGCACACCAC TGGTGGCGTGCTGTCAT
    GTTGTTGTTGTTGTTGCG CGTACTCTATCCTACGTGC TTGTCATTGAGAGCGTCGTC
    CsinCSP5 CGCTCCATGTAGTACAAGT ACTTGTACTACATGGAGCG GGAACGGACTCTGGCTGAT
    CACAGCGATACAGGACAG AGTGGGCCAAGATTGTACG GACACGCTCCATGTAGTACAAG
    β-Actin AGATCTGGCACCACACCTACGAT
    ACCGGTGGTACGAC
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    表  2   荔枝蒂蛀虫卵的CsinCSPs蛋白信息

    Table  2   Information of CsinCSPs in Conopomorpha sinensis eggs

    基因
    Gene
    开放阅读框长度/ bp
    Length of open
    reading frame
    氨基酸数量
    No. of amino acid
    相对分子质量
    Relative molecular weight
    等电点
    Isoionic
    point
    亲水系数
    Hydrophilic
    coefficient
    信号肽数量
    No. of signal
    peptiede
    CsinCSP1 438 145 16 400 9.06 −0.417 22
    CsinCSP2 378 125 14 100 9.28 −0.240 19
    CsinCSP3 360 119 13 200 5.04 −0.024 16
    CsinCSP4 336 111 12 600 9.41 −0.523 16
    CsinCSP5 318 105 11 900 9.58 −0.011 19
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    表  3   农药与荔枝蒂蛀虫卵CsinCSPs对接的结合能

    Table  3   The binding capacities of insecticides and CsinCSPs of Conopomorpha sinensis eggs kJ·mol−1

    配体分子
    Ligand
    CSP1 CSP2 CSP3 CSP4 CSP5
    除虫脲 Diflubenzuron −8.07 −9.00 −8.45 −7.66 −7.83
    吡虫啉 Imidacloprid −7.62 −8.57 −7.92 −8.22 −8.03
    辛硫磷 Phoxim −8.41 −9.70 −9.43 −8.66 −8.45
    毒死蜱 Chlorpyrifos −8.44 −9.32 −9.14 −8.36 −8.46
    三唑磷 Triazophos −9.00 −9.84 −9.77 −8.57 −8.62
    氯虫苯甲酰胺 Chlorantraniliprole −10.44 −10.86 −11.16 −9.95 −9.84
    高效氯氟氰菊酯 λ-cyhalothrin −11.65 −12.59 −11.03 −10.99 −10.42
    高效氯氰菊酯 β-cypermethrin −11.01 −11.57 −11.39 −10.18 −11.01
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  • 期刊类型引用(1)

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图(5)  /  表(3)
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-12-30
  • 网络出版日期:  2023-05-17
  • 刊出日期:  2021-09-09

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