斜纹夜蛾应对植物次生物质的关键因子Nrf2和Ap-1的表观遗传调控机制研究
批准号:
32070493
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
郑思春
依托单位:
学科分类:
动物生理与行为
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
郑思春
中文摘要
宿主植物通常以次生物质毒性来防御昆虫的取食,而植食性昆虫以其解毒酶和抗氧胁迫酶系统对抗植物次生物质来适应宿主植物。因此,研究昆虫如何应对植物次生物质毒性的调控途径及其机制具有重要的理论和应用意义。我们前期研究发现,斜纹夜蛾的抗氧胁迫因子Nrf2和Ap-1在应对宿主植物次生物质时受表观遗传调控,进而启动防御系统,降解植物次生物质和清除活性氧。在此基础上,本项目拟以农业害虫斜纹夜蛾为研究对象,开展下列2个方面内容的研究:(1)Nrf2翻译的表观遗传调控机制;(2)Ap-1调控组蛋白去甲基化酶LSD1翻译的表观遗传调控机制。通过研究将明确斜纹夜蛾应对植物次生物质过程中RNA甲基化和miRNA两者协调调控Nrf2翻译的机制、Ap-1通过抑制LSD1翻译而促进抗植物次生物质基因表达的机制。项目为阐明植食性害虫适应宿主植物的表观遗传调控机制,为害虫防治提供新的理论基础和指导。
英文摘要
Host plants often defense insect damaging by generating toxic phytochemicals, whereas phytophagous insects use their detoxification and antioxidant enzyme systems to defense the phytochemical toxicity and adapt their host plants. Therefore, the study on the regulation pathways and their regulatory mechanisms of detoxification will be greatly helpful in both basic theory and application for pest controlling. In our previous studies, we found that the epigenetic regulation enhanced the expression of antioxidative factors Nrf2 and Ap-1 in adaption of Spodoptera litura to phytochemicals, activating the defensing systems to detoxify phytochemicals and scavenge reactive oxygen species. In this proposal, we will focus on S. litura and study 1) the epigenetic regulatory mechanism of Nrf2 expression at the post transcriptional level; 2) the epigenetic regulatory mechanism of AP-1 in regulation of the histone demethylase LSD1 translation. The study will clarify the epigenetic regulatory mechanisms of the Nrf2 translation by cooperation of RNA methylation and miRNAs, and the mechanism of phytotochemical tolerance gene expression through AP-1-inhibited LSD1 translation. We hope that these studies will benefit the elucidation of the epigenetic regulatory mechanism of the adaptation of the phytophagous pests to host phytochemicals, serving as a theory base and providing potential novel strategies for pest controlling.
解毒酶在植食的多食性昆虫宿主众多植物和对杀虫剂形成抗性中起着重要的作用。然而,众多解毒酶是如何表达而在昆虫适应宿主植物次生物质过程中发挥作用的尚需研究。本项目围绕鳞翅目多食性害虫斜纹夜蛾对其宿主十字花科植物的主要代谢产物吲哚-3-甲醇(I3C)的适应过程,研究适应过程中的应激(短期应对)和耐受(长期适应)I3C的解毒酶作用及其表达调控机制。研究获得了以下主要的发现:1)斜纹夜蛾存在应激和耐受I3C的关键解毒酶Cyp321家族基因;2)SlCYP321A8和SlCYP321A19较其他解毒酶对更为广泛的化合物具有高代谢活性,Pro300位点是其具有高代谢活性的关键位点; 3) SlCYP321A8和SlCYP321A19仅存在于鳞翅目多食性昆虫,在这些害虫的多食性和交互抗药性中起着关键作用;4) Nrf2和c-Jun是调控斜纹夜蛾应激和耐受I3C的P450基因表达的转录因子, pi3k/Akt磷酸化通路通过促进Nrf2转录和c-Jun的磷酸化来促进耐受I3C的P450基因的组成型表达; 5) RNA结合蛋白TIAR介导的翻译调控使斜纹夜蛾Nrf2保持较高水平以快速应激氧胁迫, 5’UTR的甲基化抑制和3’UTR的miR34-5p促进翻译保持了Nrf2的蛋白水平; 6) 持续进食I3C所产生的高水平氧胁迫上调抗胁迫因子c-Jun,继而通过组蛋白修饰酶促进了Akt磷酸化介导的耐受I3C的P450基因和生长相关基因的组成型表达,从而保障了斜纹夜蛾对I3C的适应。c-Jun通过一系列miRNA在转录后水平调控了斜纹夜蛾对I3C的适应。本项目的研究阐释了斜纹夜蛾适应宿主次生物质的分子机理,发现了鳞翅目多食性昆虫进化出特有的关键P450基因在适应植物次生物质和抗药性中发挥重要的作用,揭示斜纹夜蛾应激和耐受植物次生物质的调控机制,为鳞翅目多食性害虫防治和抗性监控提供了靶标分子。
昆虫胚胎核糖体蛋白基因的跨代表观遗传调控机制研究
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批准号:32370512
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:郑思春
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依托单位:
Akt磷酸化调控田间草地贪夜蛾解毒酶抗性基因表达的机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2022
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负责人:郑思春
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依托单位:
基因内DNA甲基化调控鳞翅目昆虫基因转录及卵巢发育的机制研究
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批准号:31872286
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项目类别:面上项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2018
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负责人:郑思春
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依托单位:
植物次生物质I3C通过蜕皮激素信号途径调控斜纹夜蛾解毒酶表达的机理研究
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批准号:31672362
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2016
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负责人:郑思春
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依托单位:
SlGSTE1在斜纹夜蛾宿主植物适应性中的功能与表达调控机理研究
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批准号:31272381
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项目类别:面上项目
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资助金额:81.0万元
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批准年份:2012
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负责人:郑思春
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依托单位:
斜纹夜蛾谷胱甘肽转移酶在毒死蜱抗性中的作用及调控机理研究
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批准号:31071981
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项目类别:面上项目
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资助金额:33.0万元
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批准年份:2010
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负责人:郑思春
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依托单位:
国内基金
海外基金