几丁质酶基因的鉴定及其在科罗拉多马铃薯甲虫幼虫-蛹转变过程中的作用

昆虫几丁质酶在降解细胞外基质中的几丁质方面发挥着关键作用，影响着昆虫的发育和蜕皮。然而，我们对 Leptinotarsa decemlineata 中各种几丁质酶的特定功能了解有限，这阻碍了作为害虫管理策略的新型基因靶向技术的应用。

我们鉴定并描述了 L. decemlineata 的 19 个几丁质酶基因（LdChts）的全长 cDNA 序列。尽管这些几丁质酶的结构域各不相同，但都至少含有一个几丁质酶催化结构域。

图 1. L. decemlineata中19 种几丁质酶的结构域分析

系统进化分析将几丁质酶蛋白分为十个不同的群组（I-X）。表达谱图显示，在富含几丁质的组织中或从幼虫到蛹的特定发育阶段，几丁质酶的表达量最高。

基因特异性 RNAi 实验为了解几丁质酶基因的功能提供了宝贵的信息。第 II 组 LdCht10 基因的沉默阻止了幼虫-幼虫蜕皮、幼虫-蛹和蛹-蛹的过程。

图 2. LdCht基因在不同发育历期的表达谱分析

此外，研究还发现，第 I 组、第 VII-X 组的 LdCht5、LdCht2、LdCht11、LdCht1 和 LdCht3是幼虫向蛹过渡阶段的特异性必需基因，而第 V 组的 LdIDGF2 则是幼虫-蛹变态过程的必需基因。第三组的几丁质酶基因 LdCht7 和第五组的 LdIDGF4 都参与了幼虫到蛹和蛹到幼虫的转变。

图 3. 摄入dsChts对L. decemlineata二龄幼虫的影响

该研究还揭示了第 IV 组中的 9 个几丁质酶基因在消化系统中的排他性表达，表明它们在调节幼虫体重和幼虫到蛹的转变中可能发挥作用。

图 4.  L. decemlineata 中抑制LdCht 后在蛹前和蛹中观察到的缺陷表型

该研究结果提供了对各阶段蜕皮过程中几丁质酶基因功能特化的全面了解，并确定了基于RNAi防治科罗拉多马铃薯甲虫的潜在靶标。

https://doi.org/10.1002/ps.7754