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检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法

阅读:356发布:2020-05-15

专利汇可以提供检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法,引物序列如SEQ ID NO.1-2所示,本发明建立了莲草直胸跳甲雌雄虫取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因表达量检测的 荧光 定量PCR法,并进行了转录组的测序,对GR基因荧光定量的表达量趋势与转录组的表达量趋势做了比较,为研究莲草直胸跳甲受到 环境胁迫 时产生的防御机制及GR基因表达特性奠定了 基础 。,下面是检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法专利的具体信息内容。

1.一种检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的荧光定量PCR引物,其特征在于:包括符合荧光定量PCR反应特点的上下游引物:
GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`,
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`。
2.一种采用权利要求1所述引物检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的荧光定量PCR方法,其特征在于:按如下步骤:
(1)cDNA第一链合成:提取样本的总RNA并纯化,采用反转录试剂盒得到以提取的RNA为模板反转录得到的cDNA;
(2)以下述引物进行常规PCR检测
该基因的荧光定量上下游引物:
GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`
以及作为内参基因的上下游引物:
Tubulin-F: 5`-AGATGTCCGCCACCTTCA-3`
Tubulin-R: 5`-GCCTCTTGGTATTGTTGGTATTCA-3`
常规PCR扩增体系为25µL:10×buffer 2.5µL ,dNTP 1.0µL,上游引物0.5µL,下游引物
0.5µL,100ng/µL cDNA模板1.0µL,Ex-TaqE 0.15µL,19.35µL;
常规PCR反应程序为:94℃预变性5 min,然后94℃变性30 s, 56℃退火30 s, 72℃延伸1 min,此条件下35个循环,最后72℃再延伸10min;
(3)实时荧光定量PCR反应:
以步骤(1)得到的cDNA为模板,加入步骤(2)所述的引物,进行荧光定量PCR反应,每个样品设置3个重复,扩增后取平均值;
实时荧光定量PCR扩增体系为:SYBR® Premix Ex TaqTM 12.5µL,上游引物0.5µL,下游引物0.5µL,100ng/µL cDNA 1.0µL,补足水至25µL;
实时荧光定量PCR反应程序为:95℃预变性 30 s,然后95℃变性5 s 、60℃退火30 s,
40个循环。

说明书全文

检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法,属于生物技术领域。

背景技术

[0002] 莲草直胸跳甲属鞘翅目,叶甲科,是空心莲子草的主要生防天敌之一。George Vogt于1962年首次发现了莲草直胸跳甲对空心莲子草有很好的控制作用。其后,莲草直胸跳甲在美国、澳大利亚等地被广泛应用于空心莲子草的控制,并取得了较好的防治效果。我国于1986年从美国引进莲草直胸跳甲,并应用于空心莲子草的生物防治,在四川、浙江、福建、广西等地取得一定的成功。
[0003] 嗅觉和味觉系统在昆虫的生存和繁殖过程中起着至关重要的作用 ,昆虫通过其灵敏的化学感受器识别各种不同的化学物质来完成觅食 、取 食 、交 配和选择产卵场地等过程 ,通过味觉感受系统识别环境 中的一些非挥发性物质,以区分营养物质并避开有毒物质 。味觉感受神经广泛分布于昆虫体表 ,不同的神经细胞受到刺激之后,会引起不同的行为反应。例如,昆虫前腿的味觉神经受到刺激会使昆虫张开唇瓣产生取食行为,而刺激产卵器上的味觉神经则会引发昆虫的交配以及产卵行为。
[0004] Clyne 等(2000)在果蝇的部分基因组中筛选到的 19 个具有 7 个跨膜域的基因,通过 PCR 检测发现其中有 18 个基因是在唇瓣上特异表达的,将这 18个唇瓣特异表达的基因定义为味觉基因。随后又陆续鉴定出了果蝇剩余的味觉受体基因,果蝇共有 60 个味觉受体基因,可以编码 68 种味觉受体蛋白,这是通过选择性剪切的基因表达模式来实现的。其他种类昆虫的 GR 基因随后也相继被鉴定出来。
[0005] 味觉受体之间的同源性很低,一般在 8% 12% 。采用生物信息学的方法已经鉴定~到了大量的味觉受体基因,但大多数味觉受体的功能尚不清楚,可能是因为 GR本身的表达量很低,不容易采用常规的方法对其定位。近几年,开始利用果蝇的转基因品系研究 GR 功能,主要集中在果蝇的苦味受体、甜味受体、CO2 受体以及两性信息素受体。其中果蝇GR5a 编码的蛋白可以识别并感知海藻糖,但它并不是唯一能感受海藻糖的受体,GR64f 也可以影响果蝇对海藻糖的反应,说明昆虫不同的味觉受体可能结合相同的化学物质。昆虫味觉受体除在味觉器官表达以外,部分味觉受体也在嗅觉器官中表达,果蝇触神经中缺失Gr63a 会使果蝇失去识别CO2的能,沉默或敲除Gr21a 基因也能够令果蝇对CO2的感知能力降低,只有Gr63a 和Gr21a 中的某一个基因单独存在时并不能够使果蝇产生对CO2的敏感性,然而只有当Gr63a 和Gr21a 共同表达时果蝇才具有对CO2的感知能力,这说明Gr63a 和Gr21a 协同参与对CO2的感知。最近的研究表明昆虫的味觉与产卵行为可能具有密切的关系,Ryan(2012)研究果蝇发现果蝇前足的Gr66a 可能与产卵行为有关。
[0006] 与嗅觉受体相比 ,味觉受体的功能研究相对较少 。今后研究的重点就是对不同昆虫中味觉受体开展大规模的功 能分析 ,以及味觉受 体上下游蛋白之 间的相互作用 ,从而更深入的剖析味觉感受神经系统的复杂网络 ,探究味觉信号的产生,传递以及终止机理 ,最终将阐明调控昆虫取食 、交配等行为的分子机制 。味觉受体的表达平极低 ,利用原位杂交,转基因荧光蛋白基因表达等方法可以直观的定位这些受体基因表达的化学感受神经 ,而转基因技术和异源表达系统将是未来研究 味觉受体功能的有效手段。关于莲草直胸跳甲GR基因的表达等研究国内外未见报道,因此采用实时荧光定量PCR研究不同CO2浓度处理下莲草直胸跳甲GR基因的表达特性,结果表明,随着CO2浓度的升高,雌雄虫GR基因的表达量均升高,这与转录组表达量上调的变化趋势一致,说明CO2浓度升高可以影响GR基因的表达调控。从分子水平上弄清这些化学受体的功能可以更加深入的揭示昆虫化学感受的调控机制,以及与昆虫食性等复杂行为问的关系。从而利用基因工程手段 ,针对特异的味觉受体基因设计新的害虫防治策略 。传统杀虫剂容易产生抗药性 ,效果不稳定 ,并且会造成环境污染。因此利用分子生物学手段控制昆虫行为以及进行害虫防治具有重要的现实意义。

发明内容

[0007] 本发明的目的是提供检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物及方法,为全面了解莲草直胸跳甲GR基因的表达特性而设计的不同处理CO2浓度。
[0008] 为实现上述目的,本发明所采用的技术方案如下:将取食不同CO2浓度培育的空心莲子草的莲草直胸跳甲雌雄虫各采9只到Eppendorf管中,分为3个生物学重复,共12组样品。
[0009] 设计一对检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的引物,其特征包括符合荧光定量PCR反应特点的上下游引物:GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`
以及作为内参基因的上下游引物:
Tubulin-F: 5`-AGATGTCCGCCACCTTCA-3`
Tubulin-R: 5`-GCCTCTTGGTATTGTTGGTATTCA-3`
本发明所述检测莲草直胸跳甲GR基因表达特性的荧光定量PCR法,其特征按如下步骤进行:
(1)cDNA第一链合成:提取样本的总RNA并纯化,采用反转录试剂盒得到以提取的RNA为模板反转录得到的cDNA;
(2)对下述引物进行常规PCR检测
该基因的荧光定量上下游引物:
GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`
以及作为内参基因的上下游引物:
Tubulin-F: 5`-AGATGTCCGCCACCTTCA-3`
Tubulin-R: 5`-GCCTCTTGGTATTGTTGGTATTCA-3`
常规PCR扩增体系为25µL:10×buffer 2.5µL ,dNTP 1.0µL,上游引物0.5µL,下游引物
0.5µL,100ng/µL cDNA模板1.0µL,Ex-TaqE 0.15µL,水19.35µL;
常规PCR反应程序如下:94℃预变性5 min,然后94℃变性30 s, 56℃退火30 s,72℃延伸1 min,此条件下35个循环,最后72℃再延伸10min;
(3)实时荧光定量PCR反应:
以步骤(1)得到的cDNA为模板,加入步骤(2)所述的引物,进行荧光定量PCR反应,每个样品设置3个重复,扩增后取平均值。
[0010] 实时荧光定量PCR扩增体系为:SYBR® Premix Ex TaqTM 12.5µL,上游引物0.5µL,下游引物0.5µL,100ng/µL cDNA 1.0µL,补足水至25µL;实时荧光定量PCR反应程序如下:95℃预变性 30 s,然后95℃变性5 s 、60℃退火30 s,40个循环。
[0011] 本发明更加详细的试验方法如下:莲草直胸跳甲GR基因的实时荧光定量PCR检测方法可通过以下步骤实现:
(1)引物设计:根据转录组测序结果得到的莲草直胸跳甲GR基因的序列,使用DNAMAN软件设计适合荧光定量PCR检测的特异性引物,引物序列如下:
GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`
同时,根据转录组测序结果得到的莲草直胸跳甲tubulin基因的序列,设计用于荧光定量PCR内对照物的引物,引物序列如下:
Tubulin-F: 5`-AGATGTCCGCCACCTTCA-3`
Tubulin-R: 5`-GCCTCTTGGTATTGTTGGTATTCA-3`
(2)莲草直胸跳甲处理试验:在对照CO2浓度(420μL·L-1)和高CO2浓度(750μL·L-1)的人工气候箱里培育空心莲子草,用于饲养莲草直胸跳甲雌雄虫,不同CO2浓度的雌雄虫各采
9只到Eppendorf管中,分为3个生物学重复,共12组样品。虫样处理后迅速放入液氮中固定,于-80℃保存备用。
[0012] (3)cDNA第一链合成:参照全式金公司的TransZolTM Up Plus RNA Kit试剂盒说明书提取总RNA,按照TransScript公司的 One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix试剂盒说明书,合成cDNA第一链。
[0013] (4)实时荧光定量PCR反应:实时荧光定量PCR采用TGRara公司的SYBR® Premix Ex TaqTM试剂盒进行。以上述合成的cDNA第一链为模板,上述GR-F、GR-R和Tubulin-F、Tubulin-R为特异性引物,进行荧光定量PCR程序,每个样品设3个平行重复,扩增后取所得平行Ct值的平均数。
[0014] 实时荧光定量PCR扩增体系为:SYBR® Premix Ex TaqTM 12.5µL,上游引物0.5µL,下游引物0.5µL,100ng/µL cDNA 1.0µL,补足水至25µL;实时荧光定量PCR反应程序如下:95℃预变性 30 s,然后95℃变性5 s 、60℃退火30 s,40个循环。
[0015] (5)莲草直胸跳甲GR基因相对于tubulin基因的表达量的计算公式为:相对mRNA表达= 2-ΔΔCt×100%,其中Ct值=靶基因Ct值- tubulin Ct值。
[0016] (6)图3和图4分别为莲草直胸跳甲雌雄虫取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的差异表达。结果表明,随着CO2浓度的升高,雌雄虫GR基因的表达量均升高,并与转录组的表达量变化趋势一致,这为我们深入开展莲草直胸跳甲GR基因的研究提供了重要的基础数据。
[0017] 本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果:(1)本发明中的不同CO2浓度处理措施,对昆虫绝大部分味觉受体基因都适用,这对全面深入研究基因表达特性具有重要的意义。
[0018] (2)本发明所述高效快捷的荧光定量PCR法,包括荧光定量PCR程序等,实际用时50 min,相对于现有技术大大缩短了反应时间,具有高效快捷的特性。
[0019] (3)本发明所述的荧光定量PCR法,提供常规PCR电泳结果图,可以直观快捷的反映出引物的特异性。附图说明
[0020] 附图为莲草直胸跳甲雌雄虫GR基因转录水平的荧光定量PCR检测结果。
[0021] 图1:莲草直胸跳甲GR基因荧光定量引物常规PCR产物电泳结果:产物长度为105 bp,Marker条带从上到下依次为:2000、1000、750、500、250、100bp。
[0022] 图2:莲草直胸跳甲tubulin基因荧光定量引物常规PCR产物电泳结果:产物长度为199 bp,Marker条带从上到下依次为:2000、1000、750、500、250、100bp。
[0023] 图3:莲草直胸跳甲雌虫(F)取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的差异表达,柱形和左边坐标轴为荧光定量的表达量,散点和右边坐标轴为转录组的表达量。
[0024] 图4:莲草直胸跳甲雄虫(M)取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的差异表达,柱形和左边坐标轴为荧光定量的表达量,散点和右边坐标轴为转录组的表达量。具体实施方案
[0025] 以下结合具体实施例及附图说明本发明,这里所述实施例的方案,不限制发明,其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所做的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。
[0026] 实施例1试验材料的处理
在对照CO2浓度(420μL·L-1)和高CO2浓度(750μL·L-1)的人工气候箱里培育空心莲子草,用于饲养莲草直胸跳甲雌雄虫,不同CO2浓度的雌雄虫各采9只到Eppendorf管中,分为3个生物学重复,共12组样品。虫样收集后迅速放入液氮中固定,于-80℃保存备用。
[0027] 实施例2引物的设计
(1)引物设计:根据转录组测序得到的莲草直胸跳甲GR基因的序列,使用DNAMAN软件设计适合荧光定量PCR检测的特异性引物,引物序列如下:
GR-F:5`-AGAGTGAAGGAAGACCGTAAGATTA-3`
GR-R:5`-ACTGCTATGATGGACCTGATGA-3`
莲草直胸跳甲GR基因荧光定量PCR产物长度为105 bp,琼脂糖凝胶电泳结果显示扩增后的产物长度一致,且为单一条带,说明所设计的引物具有很强的特异性,适合用于实时荧光定量PCR检测,琼脂糖凝胶电泳结果如图1所示。
[0028] (2)同时,根据转录组测序得到的莲草直胸跳甲tubulin基因的序列,设计用于荧光定量PCR内对照物的引物,引物序列如下:Tubulin-F: 5`-AGATGTCCGCCACCTTCA-3`
Tubulin-R: 5`-GCCTCTTGGTATTGTTGGTATTCA-3`
莲草直胸跳甲tubulin基因荧光定量PCR产物长度为199 bp,琼脂糖凝胶电泳结果显示扩增后的产物长度一致,且为单一条带,说明所设计的引物具有很强的特异性,适合用于实时荧光定量PCR检测,琼脂糖凝胶电泳结果如图2所示。
[0029] 实施例3总RNA的提取
TM
参照全式金公司的TransZol  Up Plus RNA Kit试剂盒说明书提取总RNA,用液氮将虫体研磨成粉,加入1ml TransZolTM Up,转到1.5 ml 转离心管中,室温静置5 min后,加入
200 μL氯仿/1 ml TransZolTM Up,剧烈振荡30 s ,室温孵育3 min。 4℃ 10000 g 离心15 min后,移上层水相(一般<80%)于新的离心管中,加入1/3体积的无水乙醇,轻轻颠倒混匀。
将RNA离心柱套于2 ml收集管中,将上步混合物全部转入离心柱中,12000 g,30 60 s离心,~
弃流动相,重复使用收集管。加入500 μLCB9,室温12000 g离心30 s,弃流动相,再加入500 μLCB9,室温12000 g离心30 s,弃流动相。加入稀释的500 μLWB9,12000 g 离心30 s,弃流动相,再加入稀释的500 μLWB9,12000 g 离心30 s,弃流动相。12000 g 离心2 min,彻底去除残留的乙醇,在室温静置数分钟彻底晾干离心柱。将离心柱放入RNase-free Tube中,加
50 μLRNase-free Water在离心柱的中央,室温静置1 min,12000 g离心1 min,洗脱RNA。所得的RNA置于-80℃备用。
[0030] 实施例4cDNA第一链合成:按照TransScript公司的 One-Step gDNA Removal and cDNA Synthesis SuperMix试剂盒说明书步骤,以实施例3中的RNA为模板,反转录生成cDNA第一链,具体步骤如下:
(1)反转录体系
(2)42℃温育30 min。
[0031] (3)85℃加热5 min,产物可放在-20℃、-80℃保存。
[0032] 实施例5进行荧光定量PCR反应。实时荧光定量PCR采用TGRara公司的SYBR® Premix Ex TaqTM试剂盒进行。以实施例4中的cDNA为模板,用实施例2中的引物进行实时荧光定量PCR扩增反应,每个样品设3个平行重复,扩增后取所得平行Ct值的平均数。
[0033] (1)实时荧光定量PCR扩增体系如下:SYBR® Premix Ex TaqTM 12.5µL,上游引物0.5µL,下游引物0.5µL,100ng/µL cDNA 
1.0µL,补足水至25µL;
(2)实时荧光定量PCR反应程序如下:95℃预变性 30 s,然后95℃变性5 s 、60℃退火
30 s,40个循环。
[0034] (3)实时荧光定量PCR完成后,根据Ct值计算不同处理条件下相对表达量的比值2-ΔΔCt。莲草直胸跳甲GR基因相对于tubulin基因的表达量的计算公式为:相对mRNA表达= 2-ΔΔCt×100%,其中Ct值=靶基因Ct值- tubulin Ct值。
[0035] 表1:莲草直胸跳甲雌虫(F)取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的C(T)值、平均值、标准偏差、荧光定量表达量及转录组的表达量表2:莲草直胸跳甲雄虫(M)取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的C(T)值、平均值、标准偏差、荧光定量表达量及转录组的表达量
(4)图3和图4分别为莲草直胸跳甲雌雄虫取食不同CO2浓度培育的空心莲子草后GR基因的差异表达。结果表明,随着CO2浓度的升高,雌雄虫GR基因的表达量均升高,与转录组的表达量上调的变化趋势一致。这为我们深入开展莲草直胸跳甲GR基因的研究提供了重要的基础数据。
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