褐飞虱生存及生长发育相关的NlPIK3R1基因、编码蛋白及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种褐飞虱生存及生长发育相关的基因、编码蛋白及其应用。
【背景技术】
[0002] 褐飞虱（Nilaparvata lugens St&l )是一种远距离迀飞性水稻害虫，主要以刺吸 韧皮部汁液和传播水稻病毒的方式为害水稻植株。近年来，褐飞虱已发展成为亚洲稻区的 重要害虫，常年危害面积在2, 000万hm2以上，造成稻谷产量损失数十亿公斤（林拥军等， 2011)。目前，针对褐飞虱的主要应急防治措施为喷施化学农药。化学农药的大量滥用，不仅 严重污染环境，而且长期施用化学农药可诱使褐飞虱产生抗药性（王鹏等，2013)。在防治 褐飞虱的农药中，曾经发挥过较好效果的有效农药，如氟虫腈、吡虫啉、噻嗪酮等，均已淘汰 出局或限制使用，而近年出现的取代农药品种数量不多，很多地方在开展防治时，在农药的 选择上感到策手无策，化学防治面临防不胜防的尴尬局面。宄其原因，此类化学农药多以大 规模高强度杀灭害虫为目标，但是，由于褐飞虱种群遗传多样性非常复杂等现实原因，其中 往往有部分个体能够存活下来，高选择压的作用结果，最终会导致适应性更强的种群形成。 另一方面，化学农药在杀死害虫的同时，也会危及包括天敌在内的非靶标生物，不可避免的 会给农田生态系统造成负面影响，生态防治功能没有等到应有的发挥。因此，调整目前的褐 飞虱防治策略势在必行。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种在褐飞虱生存及生长发育中发挥重 要作用的基因N1PIK3R1、编码蛋白及其应用。对该基因成功实施了RNA干扰，结果表明害虫 的生存及生长发育受到明显抑制，存活率下降，体重减轻，成虫羽化时间延迟。
[0004] 本发明根据N1PIK3R1基因编码的蛋白质相对保守但核酸序列与其他生物同源性 低的特点，对靶标基因进行RNA干扰，实现了在核酸水平对褐飞虱生存及生长发育的抑制， 显著地降低了褐飞虱的存活率，并避免了在蛋白质水平采用的喷施农药等可能给非靶标生 物造成的杀伤。另一方面，靶标基因的RNA干扰，也抑制了害虫的生长发育，使得褐飞虱体 重减轻，成虫羽化时间延迟，减少了害虫取食的直接为害。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] 一种调控褐飞虱生存及生长发育的磷脂酰肌醇3激酶P85A亚基基因N1PIK3R1， 含有SEQ ID NO: 1所示的核苷酸序列及其同源突变序列，该基因在维持褐飞虱正常的生存 及生长发育过程中发挥重要功能，其功能受到抑制会导致褐飞虱存活率下降，生长变缓，成 虫羽化时间推迟。
[0007] 所述的褐飞虱犯？11(31?1基因编码的蛋白，含有5￡〇10勵:2所示的氨基酸序列及 其同源突变序列，该基因功能受到抑制会导致褐飞虱存活率下降，生长变缓，成虫和羽化时 间推迟。
[0008] -种所述的褐飞虱N1PIK3R1基因的RNA干扰在控制褐飞虱方面的应用。
[0009] 所述N1PIK3R1基因的RNA干扰抑制褐飞虱的生长，导致褐飞虱存活率下降，体重 减轻，减轻褐飞虱的取食量和危害程度。
[0010] 所述N1PIK3R1基因的RNA干扰迟滞褐飞虱的羽化，延长世代周期，抑制种群增长 速度，减轻褐飞虱危害程度。
[0011] 所述的应用，基于该核酸和蛋白序列用于农药研发和生物防治。
[0012] 本发明的有益效果：（1)褐飞虱存活率下降，生长受到抑制，可以减轻害虫取食对 水稻作物的直接危害。（2)褐飞虱为r-对策者，采取最大生殖策略，因此，世代更替速度对 种群的放大具有非常重要的作用。本发明可以迟滞褐飞虱的羽化时间，减缓了褐飞虱世代 更替的速度，降低了在有限时间窗口虫灾爆发的风险。（3)本发明利用靶标基因的核苷酸序 列与天敌核苷酸序列同源性低的特点，在核酸水平上进行RNA干扰，避免了由于蛋白质结 构保守对天敌等非靶标生物的伤害，有望在实现抑制害虫的同时，充分发挥生态防治的功 能。
【附图说明】
[0013] 图1褐飞虱，赤拟谷盗和顶切叶蚁p85 a结构图，
[0014]SAM:山姆结构；C1:蛋白激酶C保守区结构域；RhoGAP:RhoGTP酶激活蛋白结构 域；SH2:
[0015]Src同源结构域。
[0016] 图2褐飞虱及其他昆虫p85 a的进化树，
[0017] 昆虫名称及其p85a的GenBank登录号：丽幡蛹集金小蜂Nasonia vitripennis(XP_001606345. 2);大蜜蜂Apisdorsata(XP_006619973. 1);小蜜蜂Apis florea(XP_003691681.1);佛罗里达弓背蚁Camponotusfloridanus(EFN63874.1);顶切 叶蚁用Acromyrmexechinatior(EGI59407.1);行军蚁Cerapachysbiroi(EZA49782.1); 人体虱Pediculushumanuscorporis(XP_002431096.1);赤拟谷盗用Tribolium castaneum(XP_008193465. 1);隆头蛛Stegodyphusmimosarum(KFM82969.l)〇
[0018] 图3褐飞虱不同发育阶段N1PIK3R1表达量的变化，
[0019]l-2N:l-2龄褐飞虱若虫；3-4N:2-4龄褐飞虱若成；5N:5龄褐飞虱若虫；EF:刚羽 化的雌性褐飞虱；GF:怀卵褐飞虱；M:雄成虫。
[0020] 图4褐飞虱取食dsNlPIK3Rl对N1PIK3R1基因表达量的影响，
[0021] 褐飞虱取食dsNlPIK3Rl后N1PIK3R1基因表达量的变化。图中数据为3次重复的 平均值土标准偏差，柱上单星号表示在统计分析上空白对照组与该组之间存在显著差异 (T检验，P〈0. 05)。双星号表示在统计分析上空白对照组与改组之间存在极显著差异（T检 验，P〈0. 01)。L:低浓度dsNlPIK3Rl喂养的实验组；H:高浓度dsNlPIK3Rl喂养的实验组。
[0022] 图5褐飞虱取食dsNlPIK3Rl对存活率的影响，
[0023] 褐飞虱取食dsNlPIK3Rl后存活率的变化。图中数据为3次重复的平均值土 标准偏差，柱上单星号表示在统计分析上空白对照组与该组之间存在显著差异（T检验， P〈0. 05)。双星号表示在统计分析上空白对照组与改组之间存在极显著差异（T检验， P〈0. 01)。L:低浓度dsNlPIK3Rl喂养的实验组；H:高浓度dsNlPIK3Rl喂养的实验组。
[0024] 图6褐飞虱取食dsNlPIK3Rl对羽化率的影响，
[0025] 褐飞虱取食dsNlPIK3Rl后羽化率的变化。图中数据为3次重复的平均值