探究煙粉虱的高溫耐受性與其mRNA剪切的關(guān)系

舒曉斌 余昊

【摘? ?要】 煙粉虱是一種近年來發(fā)現(xiàn)的害蟲，煙粉虱屬于同翅目粉虱科，他有許多種類，在本地也曾經(jīng)發(fā)現(xiàn)過，但在最近的物種調(diào)查中發(fā)現(xiàn)一種B型煙粉虱對本地的煙粉虱的繁殖有很大的競爭作用，其在高溫等惡劣環(huán)境下能夠更好的生存，有很高的高溫耐受性，對我國的農(nóng)業(yè)威脅很大，有關(guān)科研人員推測其高溫耐受性與其mRNA的選擇剪切有關(guān)。因此本文章對煙粉虱的高溫耐受性和其mRNA剪切的關(guān)系進行探究。

【關(guān)鍵詞】 煙粉虱的高溫耐受性;B型煙粉虱;mRNA的選擇性剪切

[Abstract] Bemisia Tabaci is a kind of pest found in recent years. Bemisia Tabaci belongs to the family Homoptera， which has many species and has been found locally， but in the recent species survey， it has been found that a type B whitefly has a great competitive effect on the reproduction of local whitefly， which can survive better in high temperature and other harsh environments， has high temperature tolerance， and has a great threat to agriculture in China. Some researchers speculate that the high temperature tolerance is related to the selective shear of mRNA. Therefore， the relationship between high temperature tolerance and mRNA shear of whitefly was studied in this paper.

[Keywords] high temperature tolerance of bemisia tabaci; bemisia tabaci; selective shearing of mRNA

中國自古以來就是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對我國經(jīng)濟發(fā)展有非常重要的意義，因此對煙粉虱的入侵非常重視。煙粉虱就是我們平常所說的小白蛾，在之前的農(nóng)業(yè)害蟲中并未發(fā)現(xiàn)過。雖然煙粉虱是一種新發(fā)現(xiàn)的害蟲但其對農(nóng)作物的危害不容小覷，能夠危害黃瓜、辣椒、西紅柿等多種農(nóng)作物。隨著經(jīng)濟全球化的發(fā)展、農(nóng)作物的進出口，煙粉虱在世界各地傳播，因其高溫耐受性在世界各個爆發(fā)性繁殖，危害農(nóng)作物，美國、印度、巴基斯坦等多個國家深受其害。針對這種現(xiàn)象，現(xiàn)在有許多開始關(guān)注煙粉虱的高溫耐受性與其mRNA的選擇性剪切的關(guān)系。

1? 煙粉虱的高溫耐受性

1.1? 高溫耐受性的定義

所謂高溫耐受性指的其實就是昆蟲或是某種動物對溫度的適應能力，或是在高溫狀態(tài)下保持正常的生理活動的能力。高溫耐受性又稱耐熱性，分為基底耐熱性和誘導耐熱性。基底耐熱性指的是昆蟲在不受環(huán)境的干擾的情況下自身的對溫度的耐受性。所謂誘導耐熱性指的是在環(huán)境等外界因素的影響下，在一代一代繁衍過程中發(fā)生的基因的改變而獲得的對溫度的耐受性。

1.2? 高溫耐受性的具體表現(xiàn)

上文提到高溫耐受性分為兩種，因此高溫耐受性的表現(xiàn)也不盡相同。先說說基底耐熱性在昆蟲上的具體表現(xiàn)。因為基底耐熱性不收外界環(huán)境影響，因而昆蟲對溫度的變化并不敏感。以實驗為例，將煙粉虱分別放在25攝氏度、35攝氏度、45攝氏度不同環(huán)境下，昆蟲失去生命體征的時間基本一致，對溫度的變化并不敏感。由此可見，基底耐熱性在煙粉虱高溫耐受性具體表現(xiàn)為不受溫度影響的基本耐受性。通常性況下，熱浪的襲來不只是一兩天，而是持續(xù)性的溫度不斷增長的氣溫變化，而短暫的高溫不會導致煙粉虱的直接死亡，持續(xù)的不定的溫度變化才是導致生物無法進食、身體水分失衡進而死亡的直接原因。而誘導性的耐熱性具體表現(xiàn)為對不斷變化的外界環(huán)境做出適應性調(diào)整。誘導性耐熱性對煙粉虱的高溫耐受性有非常重要的作用。

1.3? 高溫耐受性的重要性

隨著全球氣溫的不斷升高，氣候變暖已經(jīng)成為影響一些物種生存的難題，這時生物的高溫耐受性就顯得尤為重要。不斷加快的溫度變化頻率使得一些物種無法適應環(huán)境而快速消亡。昆蟲大多數(shù)是變溫性動物，因而溫度的變化對其生存有著很大的影響，能夠快速適應不斷升高的外界溫度就能夠快速繁殖在自然界中占有一席之地，否則將面臨著滅亡的危險。因此在全球氣候變暖的熱浪中，許多的農(nóng)業(yè)害蟲都出現(xiàn)了生命周期縮短的現(xiàn)象。持續(xù)的高溫使得一些幼蟲的水分失衡，不能進行正常的進食，導致其生長發(fā)育受限，最后死亡。由此看見，在全球氣候變暖的大背景下，昆蟲的高溫耐受性對昆蟲的繁殖、生長、發(fā)育有非常積極的影響。

2? mRNA的選擇性剪切

2.1? mRNA選擇性剪切的定義

RNA剪切是真核生物中非常重要的一步，許多RNA在經(jīng)過剪切體剪切后能夠正常發(fā)揮生理功能，開始知道蛋白質(zhì)的翻譯合成，成熟的mRNA是由細胞內(nèi)的前體RNA在細胞內(nèi)進過一系列剪切最終形成的。在這一過程中有一步驟叫做選擇性剪切，在不同的剪切位點進行剪切會形成不同mRNA，最終指導不同的蛋白質(zhì)的產(chǎn)生。選擇性剪切又叫做可變性剪切，是指通過對不同位點的前體RNA進行剪切，剪去內(nèi)含子只保留外顯子，然后形成不同的成熟mRNA。選擇性剪切有許多剪切產(chǎn)物，最為常見的是起始密碼子的終止密碼子。mRNA的剪切有很多種途徑，包括自剪切、分子間的剪切、分子內(nèi)的剪切等多種途徑。

2.2? mRNA剪切機制

RNA剪切的目的是為了將不表達的內(nèi)含子剪切掉，因此其剪切機制也與此相對，將DNA序列中的斷裂基因切除。剪切大致分為兩個過程：第一步是不需要消耗ATP的磷酸二酯鍵的斷裂，第二步是需要消耗能量的連接過程。mRNA的剪切實質(zhì)其實就是磷酸二酯鍵的斷裂，在剪切體中進行，在核酸內(nèi)切酶將磷脂鍵斷裂后，RNA連接酶將剪去內(nèi)含子的有效基因連接形成，成熟的mRNA。隨著研究的逐步深入，科研人員發(fā)現(xiàn)有一種酶可以發(fā)生自身剪切。在只存在RNA時，核酸酶代替剪切體進行工作時RNA發(fā)生自剪切。

2.3? 選擇性剪切對煙粉虱高溫耐受性的影響

隨著全球變暖的熱浪襲來，昆蟲的生存環(huán)境變得越來越惡劣。在大自然中的一般昆蟲多為變溫性動物，微弱的溫度變化就會使得其生存受到脅迫，因此昆蟲的高溫耐受性是昆蟲生存的很重要的一項特性。根據(jù)對粉虱類昆蟲基因的觀察發(fā)現(xiàn)，粉虱類昆蟲的蛋白氨基酸序列結(jié)構(gòu)特征有許多相同的地方，它們都具有 hsp90 的特征。比方說，都含有5個保守區(qū)域、末尾基序等。 HSP基因?qū)せ顭峒さ鞍子蟹浅Ｖ匾淖饔?，它不僅可以調(diào)節(jié)應激狀態(tài)的細胞生理功能，而且對蛋白質(zhì)的跨膜運輸有推動作用。HSP基因和其他的分子伴侶一起作用可以減少高溫對熱敏蛋白的損害。通過一些科研人員的研究發(fā)現(xiàn)，HSP的存在是昆蟲獲得耐熱性的前提條件。熱激蛋白有許多類型，熱激蛋白70、熱激蛋白90、熱激蛋白60以及小熱激蛋白等四大類。熱激蛋白可以保護熱敏蛋白減少蛋白質(zhì)折疊過程中收到的損傷，熱激蛋白90是其家族中功能較為豐富的一類蛋白，參與細胞分裂、信號傳導等一系列生理活動。煙粉虱的選擇性剪切使得其能熱激蛋白能夠表達，熱激蛋白的存在使得煙粉虱獲得高溫耐受性。

3? 總結(jié)

結(jié)合以上分析得出，在全球氣候變暖的大環(huán)境下，煙粉虱的高溫耐受性對它的生長、發(fā)育、繁殖有非常積極的推動作用，能夠使它在大多數(shù)農(nóng)業(yè)害蟲無法生存的環(huán)境中快速繁殖，擴大種群分布面積。煙粉虱的mRNA選擇性剪切使得其cDNA基因指導熱激蛋白的表達。HSP熱激蛋白的存在使得煙粉虱能夠在高溫脅迫的環(huán)境下有很強的適應能力。由此可見，煙粉虱mRNA的選擇性剪切推動了煙粉虱高溫耐受性的提高，使得煙粉虱擁有更好的環(huán)境適應能力。

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