小分子熱激蛋白基因HaHSP19.8在棉鈴蟲抗逆反應中的作用

魏紀珍, 王 凱, 劉少凱, 劉曉光, 梁革梅, 杜孟芳,*, 安世恒

(1.河南農業大學植物保護學院, 省部共建小麥玉米作物學國家重點實驗室, 鄭州 450002;2.中國農業科學院植物保護研究所, 植物病蟲害生物學國家重點實驗室, 北京 100193)

熱激蛋白(heat shock protein, HSP)因響應熱刺激而得名，但它的快速合成也響應其他多種環境因子的壓力，其中包括溫度、重金屬、滯育和殺蟲劑等(Huang and Kang, 2007; Yangetal., 2016)。熱激蛋白常作為分子伴侶參與調控多種分子功能，例如蛋白質的折疊、組裝、分泌和降解等，來維持壓力和非壓力下的體內平衡(Hartl and Hayer-Hartl, 2002; Nollen and Morimoto, 2002)。根據氨基酸的同源性和分子量大小，熱激蛋白可以分為5類: HSP90，HSP70，HSP60，HSP40和sHSPs(Feder and Hofmann, 1999)。小分子熱激蛋白是普遍存在的獨立于三磷酸腺苷(adenosine triphosphate, ATP)的分子伴侶，在幾乎所有的生物中，它們可以阻止蛋白質在壓力應激下的聚集(Bepperlingetal., 2012)。小分子熱激蛋白分子量12～42 kD不等，各小分子熱激蛋白的同源性較低，與其他的熱激蛋白相比，其唯一的特征是保留了保守的α-晶體結構域(α-crystallin domain, ACD)(Kriehuberetal., 2010; Bashaetal., 2012)。另外，被命名為生命必需的致死蛋白[protein lethal(2)essential for life-like, l(2)efl]也屬于小分子的熱激蛋白家族(Kurzik-Dumke and Lohmann, 1995)。

科學家們在對殺蟲劑的脅迫或抗性的研究中發現，昆蟲體內熱激蛋白廣泛地響應殺蟲劑的誘導，甚至參與到昆蟲對殺蟲劑的抗性中。吡蟲啉處理后，褐飛虱NilaparvatalugensHSP70基因的表達顯著上調，干擾該基因會使褐飛虱抵御殺蟲劑的抗性增強(Luetal., 2017)。黑腹果蠅Drosophilamelanogaster取食殺蟲劑后，HSP26和HSP60基因會顯著上調(Doganlar and Doganlar, 2015)。蘇云金芽孢桿菌Bacillusthuringiensis(Bt)是目前廣泛應用的生物源殺蟲劑，靶標昆蟲的熱激蛋白在抵御Bt的壓力中作用也被逐步被研究。……