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(lái)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(guò)，但在最近的物種調(diào)查中發(fā)現(xiàn)一種B型煙粉虱對(duì)本地的煙粉虱的繁殖有很大的競(jìng)爭(zhēng)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(duì)我國(guó)的農(nóng)業(yè)威脅很大，有關(guān)科研人員推測(cè)其高溫耐受性與其mRNA的選擇剪切有關(guān)。因此本文章對(duì)煙粉虱的高溫耐受性和其mRNA剪切的關(guān)系進(jìn)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(guó)自古以來(lái)就是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展有非常重要的意義，因此對(duì)煙粉虱的入侵非常重視。煙粉虱就是我們平常所說(shuō)的小白蛾，在之前的農(nóng)業(yè)害蟲中并未發(fā)現(xiàn)過(guò)。雖然煙粉虱是一種新發(fā)現(xiàn)的害蟲但其對(duì)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(jì)全球化的發(fā)展、農(nóng)作物的進(jìn)出口，煙粉虱在世界各地傳播，因其高溫耐受性在世界各個(gè)爆發(fā)性繁殖，危害農(nóng)作物，美國(guó)、印度、巴基斯坦等多個(gè)國(guó)家深受其害。針對(duì)這種現(xiàn)象，現(xiàn)在有許多開(kāi)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(shí)就是昆蟲或是某種動(dòng)物對(duì)溫度的適應(yīng)能力，或是在高溫狀態(tài)下保持正常的生理活動(dòng)的能力。高溫耐受性又稱耐熱性，分為基底耐熱性和誘導(dǎo)耐熱性?；啄蜔嵝灾傅氖抢ハx在不受環(huán)境的干擾的情況下自身的對(duì)溫度的耐受性。所謂誘導(dǎo)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(guò)程中發(fā)生的基因的改變而獲得的對(duì)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(shuō)說(shuō)基底耐熱性在昆蟲上的具體表現(xiàn)。因?yàn)榛啄蜔嵝圆皇胀饨绛h(huán)境影響，因而昆蟲對(duì)溫度的變化并不敏感。以實(shí)驗(yàn)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(shí)間基本一致，對(duì)溫度的變化并不敏感。由此可見(jiàn)，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(lái)不只是一兩天，而是持續(xù)性的溫度不斷增長(zhǎng)的氣溫變化，而短暫的高溫不會(huì)導(dǎo)致煙粉虱的直接死亡，持續(xù)的不定的溫度變化才是導(dǎo)致生物無(wú)法進(jìn)食、身體水分失衡進(jìn)而死亡的直接原因。而誘導(dǎo)性的耐熱性具體表現(xiàn)為對(duì)不斷變化的外界環(huán)境做出適應(yīng)性調(diào)整。誘導(dǎo)性耐熱性對(duì)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(shí)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(wú)法適應(yīng)環(huán)境而快速消亡。昆蟲大多數(shù)是變溫性動(dòng)物，因而溫度的變化對(duì)其生存有著很大的影響，能夠快速適應(yīng)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(xiǎn)。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(jìn)行正常的進(jìn)食，導(dǎo)致其生長(zhǎng)發(fā)育受限，最后死亡。由此看見(jiàn)，在全球氣候變暖的大背景下，昆蟲的高溫耐受性對(duì)昆蟲的繁殖、生長(zhǎng)、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(guò)剪切體剪切后能夠正常發(fā)揮生理功能，開(kāi)始知道蛋白質(zhì)的翻譯合成，成熟的mRNA是由細(xì)胞內(nèi)的前體RNA在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)過(guò)一系列剪切最終形成的。在這一過(guò)程中有一步驟叫做選擇性剪切，在不同的剪切位點(diǎn)進(jìn)行剪切會(huì)形成不同mRNA，最終指導(dǎo)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(guò)對(duì)不同位點(diǎn)的前體RNA進(jìn)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(jiàn)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(jī)制

RNA剪切的目的是為了將不表達(dá)的內(nèi)含子剪切掉，因此其剪切機(jī)制也與此相對(duì)，將DNA序列中的斷裂基因切除。剪切大致分為兩個(gè)過(guò)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(guò)程。mRNA的剪切實(shí)質(zhì)其實(shí)就是磷酸二酯鍵的斷裂，在剪切體中進(jìn)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(shí)，核酸酶代替剪切體進(jìn)行工作時(shí)RNA發(fā)生自剪切。

2.3? 選擇性剪切對(duì)煙粉虱高溫耐受性的影響

隨著全球變暖的熱浪襲來(lái)，昆蟲的生存環(huán)境變得越來(lái)越惡劣。在大自然中的一般昆蟲多為變溫性動(dòng)物，微弱的溫度變化就會(huì)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(xiàng)特性。根據(jù)對(duì)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(shuō)，都含有5個(gè)保守區(qū)域、末尾基序等。 HSP基因?qū)せ顭峒さ鞍子蟹浅Ｖ匾淖饔茫粌H可以調(diào)節(jié)應(yīng)激狀態(tài)的細(xì)胞生理功能，而且對(duì)蛋白質(zhì)的跨膜運(yùn)輸有推動(dòng)作用。HSP基因和其他的分子伴侶一起作用可以減少高溫對(duì)熱敏蛋白的損害。通過(guò)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(hù)熱敏蛋白減少蛋白質(zhì)折疊過(guò)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(xì)胞分裂、信號(hào)傳導(dǎo)等一系列生理活動(dòng)。煙粉虱的選擇性剪切使得其能熱激蛋白能夠表達(dá)，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(duì)它的生長(zhǎng)、發(fā)育、繁殖有非常積極的推動(dòng)作用，能夠使它在大多數(shù)農(nóng)業(yè)害蟲無(wú)法生存的環(huán)境中快速繁殖，擴(kuò)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(dǎo)熱激蛋白的表達(dá)。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(qiáng)的適應(yīng)能力。由此可見(jiàn)，煙粉虱mRNA的選擇性剪切推動(dòng)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(yīng)能力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 崔旭紅， 謝 明， 萬(wàn)方浩， 2008.短時(shí)高溫暴露對(duì) B 型煙粉虱和溫室白粉虱存活以及生殖適應(yīng)性的影響[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)， 41（2）：424-430.

[2] 崔旭紅， 陳艷華， 謝 明， 萬(wàn)方浩， 2007a.B型煙粉虱和溫室白粉虱在溫度逆境下的生存特性比較[J].昆蟲學(xué)報(bào)，50（12）：1 232 - 1 238.

[3] 崔旭紅， 謝 明， 萬(wàn)方浩， 2007b.高溫脅 迫下 B型煙粉虱熱激蛋白基因 hsp70 表達(dá)量的變化[J].昆蟲學(xué)報(bào)， 50（11）： 1 087-1 091.

[4] 羅 晨， 張芝利， 2000.煙 粉虱 Bemisiatabaci（Gennadius）研究概述[J].北京農(nóng)業(yè)科學(xué)， 18（增刊：煙粉虱專輯）：4-13.