探究烟粉虱的高温耐受性与其mRNA剪切的关系

    舒晓斌 余昊

    【摘? ?要】 烟粉虱是一种近年来发现的害虫，烟粉虱属于同翅目粉虱科，他有许多种类，在本地也曾经发现过，但在最近的物种调查中发现一种B型烟粉虱对本地的烟粉虱的繁殖有很大的竞争作用，其在高温等恶劣环境下能够更好的生存，有很高的高温耐受性，对我国的农业威胁很大，有关科研人员推测其高温耐受性与其mRNA的选择剪切有关。因此本文章对烟粉虱的高温耐受性和其mRNA剪切的关系进行探究。

    【关键词】 烟粉虱的高温耐受性;B型烟粉虱;mRNA的选择性剪切

    [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

    中国自古以来就是农业大国，农业生产对我国经济发展有非常重要的意义，因此对烟粉虱的入侵非常重视。烟粉虱就是我们平常所说的小白蛾，在之前的农业害虫中并未发现过。虽然烟粉虱是一种新发现的害虫但其对农作物的危害不容小觑，能够危害黄瓜、辣椒、西红柿等多种农作物。随着经济全球化的发展、农作物的进出口，烟粉虱在世界各地传播，因其高温耐受性在世界各个爆发性繁殖，危害农作物，美国、印度、巴基斯坦等多个国家深受其害。针对这种现象，现在有许多开始关注烟粉虱的高温耐受性与其mRNA的选择性剪切的关系。

    1? 烟粉虱的高温耐受性

    1.1? 高温耐受性的定义

    所谓高温耐受性指的其实就是昆虫或是某种动物对温度的适应能力，或是在高温状态下保持正常的生理活动的能力。高温耐受性又称耐熱性，分为基底耐热性和诱导耐热性。基底耐热性指的是昆虫在不受环境的干扰的情况下自身的对温度的耐受性。所谓诱导耐热性指的是在环境等外界因素的影响下，在一代一代繁衍过程中发生的基因的改变而获得的对温度的耐受性。

    1.2? 高温耐受性的具体表现

    上文提到高温耐受性分为两种，因此高温耐受性的表现也不尽相同。先说说基底耐热性在昆虫上的具体表现。因为基底耐热性不收外界环境影响，因而昆虫对温度的变化并不敏感。以实验为例，将烟粉虱分别放在25摄氏度、35摄氏度、45摄氏度不同环境下，昆虫失去生命体征的时间基本一致，对温度的变化并不敏感。由此可见，基底耐热性在烟粉虱高温耐受性具体表现为不受温度影响的基本耐受性。通常性况下，热浪的袭来不只是一两天，而是持续性的温度不断增长的气温变化，而短暂的高温不会导致烟粉虱的直接死亡，持续的不定的温度变化才是导致生物无法进食、身体水分失衡进而死亡的直接原因。而诱导性的耐热性具体表现为对不断变化的外界环境做出适应性调整。诱导性耐热性对烟粉虱的高温耐受性有非常重要的作用。

    1.3? 高温耐受性的重要性

    随着全球气温的不断升高，气候变暖已经成为影响一些物种生存的难题，这时生物的高温耐受性就显得尤为重要。不断加快的温度变化频率使得一些物种无法适应环境而快速消亡。昆虫大多数是变温性动物，因而温度的变化对其生存有着很大的影响，能够快速适应不断升高的外界温度就能够快速繁殖在自然界中占有一席之地，否则将面临着灭亡的危险。因此在全球气候变暖的热浪中，许多的农业害虫都出现了生命周期缩短的现象。持续的高温使得一些幼虫的水分失衡，不能进行正常的进食，导致其生长发育受限，最后死亡。由此看见，在全球气候变暖的大背景下，昆虫的高温耐受性对昆虫的繁殖、生长、发育有非常积极的影响。

    2? mRNA的选择性剪切

    2.1? mRNA选择性剪切的定义

    RNA剪切是真核生物中非常重要的一步，许多RNA在经过剪切体剪切后能够正常发挥生理功能，开始知道蛋白质的翻译合成，成熟的mRNA是由细胞内的前体RNA在细胞内进过一系列剪切最终形成的。在这一过程中有一步骤叫做选择性剪切，在不同的剪切位点进行剪切会形成不同mRNA，最终指导不同的蛋白质的产生。选择性剪切又叫做可变性剪切，是指通过对不同位点的前体RNA进行剪切，剪去内含子只保留外显子，然后形成不同的成熟mRNA。选择性剪切有许多剪切产物，最为常见的是起始密码子的终止密码子。mRNA的剪切有很多种途径，包括自剪切、分子间的剪切、分子内的剪切等多种途径。

    2.2? mRNA剪切机制

    RNA剪切的目的是为了将不表达的内含子剪切掉，因此其剪切机制也与此相对，将DNA序列中的断裂基因切除。剪切大致分为两个过程：第一步是不需要消耗ATP的磷酸二酯键的断裂，第二步是需要消耗能量的连接过程。mRNA的剪切实质其实就是磷酸二酯键的断裂，在剪切体中进行，在核酸内切酶将磷脂键断裂后，RNA连接酶将剪去内含子的有效基因连接形成，成熟的mRNA。随着研究的逐步深入，科研人员发现有一种酶可以发生自身剪切。在只存在RNA时，核酸酶代替剪切体进行工作时RNA发生自剪切。

    2.3? 選择性剪切对烟粉虱高温耐受性的影响

    随着全球变暖的热浪袭来，昆虫的生存环境变得越来越恶劣。在大自然中的一般昆虫多为变温性动物，微弱的温度变化就会使得其生存受到胁迫，因此昆虫的高温耐受性是昆虫生存的很重要的一项特性。根据对粉虱类昆虫基因的观察发现，粉虱类昆虫的蛋白氨基酸序列结构特征有许多相同的地方，它们都具有 hsp90 的特征。比方说，都含有5个保守区域、末尾基序等。 HSP基因对激活热激蛋白有非常重要的作用，它不仅可以调节应激状态的细胞生理功能，而且对蛋白质的跨膜运输有推动作用。HSP基因和其他的分子伴侣一起作用可以减少高温对热敏蛋白的损害。通过一些科研人员的研究发现，HSP的存在是昆虫获得耐热性的前提条件。热激蛋白有许多类型，热激蛋白70、热激蛋白90、热激蛋白60以及小热激蛋白等四大类。热激蛋白可以保护热敏蛋白减少蛋白质折叠过程中收到的损伤，热激蛋白90是其家族中功能较为丰富的一类蛋白，参与细胞分裂、信号传导等一系列生理活动。烟粉虱的选择性剪切使得其能热激蛋白能够表达，热激蛋白的存在使得烟粉虱获得高温耐受性。

    3? 总结

    结合以上分析得出，在全球气候变暖的大环境下，烟粉虱的高温耐受性对它的生长、发育、繁殖有非常积极的推动作用，能够使它在大多数农业害虫无法生存的环境中快速繁殖，扩大种群分布面积。烟粉虱的mRNA选择性剪切使得其cDNA基因指导热激蛋白的表达。HSP热激蛋白的存在使得烟粉虱能够在高温胁迫的环境下有很强的适应能力。由此可见，烟粉虱mRNA的选择性剪切推动了烟粉虱高温耐受性的提高，使得烟粉虱拥有更好的环境适应能力。

    参考文献：

    [1] 崔旭红， 谢 明， 万方浩， 2008.短时高温暴露对 B 型烟粉虱和温室白粉虱存活以及生殖适应性的影响[J].中国农业科学， 41（2）：424-430.

    [2] 崔旭红， 陈艳华， 谢 明， 万方浩， 2007a.B型烟粉虱和温室白粉虱在温度逆境下的生存特性比较[J].昆虫学报，50（12）：1 232 - 1 238.

    [3] 崔旭红， 谢 明， 万方浩， 2007b.高温胁 迫下 B型烟粉虱热激蛋白基因 hsp70 表达量的变化[J].昆虫学报， 50（11）： 1 087-1 091.

    [4] 罗 晨， 张芝利， 2000.烟 粉虱 Bemisiatabaci（Gennadius）研究概述[J].北京农业科学， 18（增刊：烟粉虱专辑）：4-13.