大豆ポッドボーラー（Leguminivora glycinivorella）における越冬休止のメカニズムのトランスクリプトームおよびプロテオーム解析。

Transcriptomic and proteomic analyses of the mechanisms of overwintering diapause in soybean pod borer (Leguminivora glycinivorella).

• Mingyu Yang
• Zhanchun Wang
• Rui Wang
• Xiaoming Zhang
• Mingyue Li
• Junjie Xin
• Yushi Qin
• Chuan Zhang
• Fanli Meng

抄録

背景:

大豆さやいぼ（Leguminivora glycinivorella）は、北東アジアの重要な大豆の害虫であり、その成熟幼虫は冬眠状態で越冬する。冬期の昼寝を阻害することは、害虫管理において貴重な手段となる可能性がある。しかし、この種の冬眠を制御する分子機構はまだ解明されていない。

BACKGROUND: Soybean pod borer (Leguminivora glycinivorella) is an important soybean pest in northeastern Asia, whose mature larvae overwinter in a diapause state. Disruption of winter diapause may be a valuable tool in pest management. However, the molecular mechanisms regulating diapause in this species have not yet been elucidated.

結果:

本研究では、冬眠状態に関連する遺伝子とタンパク質を同定するために、冬眠状態の幼虫と成熟幼虫、および成熟幼虫と新たに発育した蛹の間のトランスクリプトームとプロテオームを比較した。その結果、37個の異なる発現を示す遺伝子とそのタンパク質が、二期停止幼虫と成熟幼虫の間で同期的に変化し、82個の遺伝子が二期停止幼虫と新発育蛹の間で同期的に変化していた。このうち、脂肪酸生合成や寿命調節経路に関わる遺伝子は、幼虫ではアップレギュレーションされ、新発育蛹ではダウンレギュレーションされており、これらの遺伝子は、これらの遺伝子の発現を調節している可能性が示唆されました。さらなる機能解析のために、脂肪酸合成酵素（FAS）遺伝子1つと2つの小型ヒートショック遺伝子（HSP19.8とHSP18.9）を選択した。RNA干渉（RNAi）を介したFASのノックダウン後、成熟幼虫の生存率は対照幼虫に比べて有意に低下したが、第一期幼虫から成虫までの平均発生時間は変化しなかった。HSP19.8とHSP18.9をRNAiでノックダウンすると、平均発生時間が著しく短縮され、約50％の幼虫が直接蛹に発育した。

RESULTS: We compared the transcriptomes and proteomes between diapause and mature larvae and between mature and newly developed pupae to identify the genes and proteins associated with diapause. Thirty-seven differentially expressed genes and their proteins changed synchronously between diapause and mature larvae and 82 changed synchronously between diapause larvae and newly developed pupae. Among these, genes involved in fatty acid biosynthesis and the longevity regulating pathway were up-regulated in diapause larvae and down-regulated in newly developed pupae, suggesting that they may regulate diapause. One fatty acid synthase (FAS) gene and two small heat shock genes (HSP19.8 and HSP18.9) were chosen for further functional analysis. After RNA interference (RNAi)-mediated knockdown of FAS, the survival of mature larvae was significantly lower than that of control larvae, but the mean developmental time from first-instar larva to adult remained unchanged. RNAi-mediated knockdown of HSP19.8 and HSP18.9 severely shortened the mean developmental time, causing approximately 50% larvae to develop directly into pupae.

結論:

FASと小型ヒートショック遺伝子は、越冬期の昼寝調節と幼虫の生存に役割を果たしている。この研究は、この重要な農業害虫の越冬性昼寝の分子制御機構の理解を助けるかもしれない重要な情報を提供する。この記事は著作権で保護されています。すべての権利は留保されている。

CONCLUSION: FAS and the small heat shock gene play roles in diapause regulation and larvae survival. This study provides important information that may assist in understanding the molecular regulatory mechanisms of overwintering diapause of this important agricultural insect pest. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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