[发明专利]褐飞虱PHD基因或编码的蛋白作为靶点在制备防治褐飞虱药物中的应用

说明书

本发明公开了褐飞虱PHD基因或编码的蛋白作为靶点在制备防治褐飞虱药物中的应用，涉及植物基因工程技术领域。本发明发现水稻害虫褐飞虱PHD基因在防治褐飞虱中的作用，由于褐飞虱具有高效的RNAi效果，可以利用这一优势干扰褐飞虱PHD基因在虫体内的表达。通过RNAi技术获得PHD基因的dsRNA，并通过显微注射的方式沉默PHD基因后，以降低其转录水平，能够有效抑制褐飞虱个体发育和降低孵化率，达到抑制害虫生长发育和生殖的能力，从而抑制褐飞虱的繁殖，实现褐飞虱的防治。本发明在进行PHD基因功能研究时发现运用RNAi技术干扰该基因在褐飞虱3‑5龄期若虫的表达时产生了明显的致死效果。

技术领域

本发明涉及植物基因工程技术领域，尤其涉及褐飞虱PHD基因或编码的蛋白作为靶点在制备防治褐飞虱药物中的应用。

背景技术

植物同源结构域(Plant homeodomain，PHD)蛋白广泛存在于各种真核生物(Eukaryota)中，是一种重要的锌指(zinc finger)转录调节因子，主要通过参与各种组蛋白修饰、染色质重塑以及识别某些DNA序列来行使功能。1993年，PHD结构域首次在拟南芥(Arabidopsis thaliana)的转录因子HAT3.1和玉米的同源蛋白Zmhoxla中被鉴定。通过体外DNA结合试验，发现当去除N端的PHD结构域时，HAT3.1就会完全丧失与DNA结合的能力，这表明PHD结构域可能在蛋白质与蛋白质结合或者蛋白质与DNA结合过程中发挥重要作用。随后一系列含有PHD结构域的蛋白在后生动物(Metazoa)中被鉴定。

还有报道表明，同一个蛋白包含的多个PHD结构域可以行使不同的功能，如植物同源结构域指蛋白1(PHF1)，其N端的PHD结构域可以识别组蛋白精氨酸甲基化，而C端的PHD结构域仅参与泛素化过程(Liu R，Gao J，Yang Y，et al.PHD finger protein 1(PHF1)is anovel reader for histone H4R3 symmetric dimethylation and coordinates withPRMT5-WDR77/CRL4B complex to promote tumorigenesis.Nucleic Acids Res，2018.46(13)：6608-6626.)。在果蝇中，一些含有PHD结构域的蛋白被证实只参与染色体的结构组成，而不参与组蛋白的修饰。典型的PHD结构域是一个富含半胱氨酸的功能域，一般由50～80个氨基酸残基组成，并且还有两个锌原子被固定在Cys4-His-Cys3基序上形成拓扑结构。保守的PHD折叠包含两条反向平行的β链，部分在C端还存在一个α螺旋。PHD结构域可以特异性地结合一系列的组蛋白修饰，从而对下游基因进行调控。2006年PHD结构域首次被发现可以识别赖氨酸组蛋白H3三甲基化。自此，大量的PHD结构域被发现具有组蛋白结合活性。

褐飞虱(学名Nilaparvata lugens，英文名brown planthopper)只取食水稻汁液，引起植株萎焉枯死，是当前我国乃至亚洲水稻生产的重要害虫。褐飞虱常呈现间歇猖獗态势，暴发年份虫量激增。目前对于褐飞虱爆发成灾的发生规律及灾变机制缺乏足够的理解。为了遏制褐飞虱为害水稻作物，现阶段普遍采取化学防治的手段，但往往事倍功半。杀虫剂施用在杀伤褐飞虱天敌的同时刺激了害虫繁殖，形成种群再猖獗态势，同时也加剧了环境污染，带来农产品质量安全风险。鉴于褐飞虱已成为危及我国水稻粮食安全和生态安全的最严重的生物灾害，找到有效的害虫靶标基因，通过生物防治的方法减轻目标害虫对水稻作物造成的经济损失具有重要的科学意义。褐飞虱具有系统性RNAi现象，系统性RNAi能够高效而且长时间地沉默宿主基因的表达，因此褐飞虱已成为运用RNAi研究基因功能的新的模式昆虫。虽然PHD基因存在于多种昆虫中，但是在不同目的昆虫中保守性并不高。因而利用该基因生产转基因植物有望针对性地防治水稻害虫如稻飞虱，从而为保障粮食安全发挥重要作用。

由于昆虫PHD基因功能不清，迄今为止还没有关于该基因的生理功能报道。

发明内容