离子型受体共受体基因在德国小蠊行为调控中的应用

本发明属于生物，具体涉及离子型受体共受体基因在德国小蠊行为调控中的应用。

背景技术：

1、蜚蠊俗称蟑螂，是世界上最古老、繁殖最成功的一个昆虫类群。目前已记录的蟑螂超5000种，仅有不到1％的物种与人类生活相关。蟑螂作为蜚蠊目中分布最广泛的一类重要害虫，在全世界热带、亚热带、温带、寒带均有分布.德国小蠊和美洲大蠊是最为常见的两种，其中德国小蠊分布更为广泛、更喜潮湿、阴暗和温暖的室内环境，其易接触各种致病微生物、导致食物污染，也是导致哮喘或其他过敏疾病的主要过敏原，严重威胁人类健康。目前，传统的化学杀虫剂仍然是控制蟑螂种群的主要手段。滥用传统农药导致蟑螂对杀虫剂产生抗药性，甚至会对生态环境产生消极影响。因此，探索和开发生态友好型控蟑策略迫在眉睫。

2、性信息素作为昆虫两性通讯系统中最普遍的化学信号，是一类高效的行为调控剂，主导求偶、交配行为并保障两性生殖。在德国小蠊中，味觉是雄虫近距离识别雌虫性信号的主要手段之一，在其启动求偶行为及完成后续交配过程中发挥至关重要的作用。味觉感受神经元的功能主要由其中表达的味觉受体决定，因此以味觉受体为靶标筛选德国小蠊求偶行为调控剂是可行的。rna干扰技术作为一种高效且特异性高的遗传操作手段，近年来其在害虫绿色防治策略中的潜力越来越受到关注。尤其是蜚蠊目昆虫对rna干扰具有高度敏感性，使得通过分子和遗传技术来操纵与求偶繁殖行为的关键基因的表达成为可能。实现上述突破和愿景的关键在于发掘高效、专一的控制德国小蠊繁殖行为的分子靶标。然而，目前尚未报道调控德国小蠊求偶交配等生殖行为的关键基因，这极大地阻碍了控蟑技术的开发。

技术实现思路

1、本发明第一方面的目的，在于提供离子型受体共受体基因ir25a抑制剂和/或离子型受体共受体基因ir76b抑制剂的应用。

2、本发明第二方面的目的，在于提供一种dsrna。

3、本发明第三方面的目的，在于提供与本发明第二方面的dsrna相关的生物材料。

4、本发明第四方面的目的，在于提供一种试剂。

5、本发明第五方面的目的，在于提供本发明第二方面的dsrna、本发明第三方面的生物材料和/或本发明第四方面的试剂的应用。

6、本发明第六方面的目的，在于提供一种方法。

7、为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：

8、本发明的第一个方面，提供离子型受体共受体基因ir25a抑制剂和/或离子型受体共受体基因ir76b抑制剂在(1)～(8)中任一项中的应用：

9、(1)弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应；

10、(2)制备弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应的产品；

11、(3)干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配；

12、(4)制备干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配的产品；

13、(5)延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期；

14、(6)制备延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期的产品；

15、(7)防治蜚蠊目昆虫；

16、(8)制备防治蜚蠊目昆虫的产品。

17、在本发明一些实施方式中，所述离子型受体共受体基因ir25a抑制剂为抑制离子型受体共受体基因ir25a活性的物质、降解离子型受体共受体基因ir25a的物质或降低离子型受体共受体基因ir25a表达水平的物质中的至少一种；进一步为降低离子型受体共受体ir25a表达水平的物质。

18、在本发明一些实施方式中，所述离子型受体共受体基因ir76b抑制剂为抑制离子型受体共受体基因ir76b活性的物质、降解离子型受体共受体基因ir76b的物质或降低离子型受体共受体基因ir76b表达水平的物质中的至少一种；进一步为降低离子型受体共受体基因ir76b表达水平的物质。

19、在本发明一些实施方式中，所述降低离子型受体共受体基因ir25a或离子型受体共受体基因ir76b表达水平的物质为(9)～(11)中至少一种：

20、(9)靶向离子型受体共受体ir25a或离子型受体共受体基因ir76b的sirna、dsrna、mirna、核酶或shrna；

21、(10)编码(9)所述的靶向离子型受体共受体基因ir25a或离子型受体共受体ir76b的sirna、dsrna、mirna、核酶或shrna的核酸分子；

22、(11)包含(10)所述的核酸分子的表达盒、载体或转基因细胞系。

23、在本发明一些实施方式中，所述离子型受体共受体基因ir25a抑制剂或离子型受体共受体基因ir76b抑制剂为(12)～(14)中至少一种：

24、(12)靶向离子型受体共受体基因ir25a或离子型受体共受体基因ir76b的dsrna；

25、(13)编码(12)所述的靶向离子型受体共受体基因ir25a或离子型受体共受体基因ir76b的dsrna的核酸分子；

26、(14)包含(13)所述的核酸分子的表达盒、载体或转基因细胞系。

27、在本发明一些实施方式中，所述dsrna包含由seq id no:13或seq id no:14所示的核苷酸序列和其反向互补序列所示的核苷酸序列组成的双链rna。

28、在本发明一些实施方式中，所述离子型受体共受体基因ir25a的氨基酸序列如seqid no:2所示，所述离子型受体共受体基因ir76b的氨基酸序列如seq id no:4所示。

29、在本发明一些实施方式中，所述性信息素包括3,11-二甲基二十九烷-2-酮。

30、本发明的第二个方面，提供一种dsrna，所述dsrna包含由seq id no:13或seq idno:14所示的核苷酸序列和其反向互补序列所示的核苷酸序列组成的双链rna。

31、本发明的第三个方面，提供与本发明第二方面的dsrna相关的生物材料，所述生物材料包含1)～12)中任一种：

32、1)编码本发明第二方面的dsrna的核酸分子；

33、2)包含1)所述核酸分子的表达盒；

34、3)包含1)所述核酸分子的载体；

35、4)包含2)所述表达盒的载体；

36、5)包含1)所述核酸分子的转基因细胞系；

37、6)包含2)所述表达盒的转基因细胞系；

38、7)包含3)所述载体的转基因细胞系；

39、8)包含4)所述载体的转基因细胞系；

40、9)含有1)所述核酸分子的重组微生物；

41、10)含有2)所述表达盒的重组微生物；

42、11)含有3)所述载体的重组微生物；

43、12)含有4)所述载体的重组微生物。

44、在本发明一些实施方式中，所述转基因细胞系不包含繁殖材料。

45、本发明第四个方面，在于提供一种试剂，所述试剂包含本发明第二方面的dsrna和/或本发明第三方面的生物材料。

46、在本发明一些实施方式中，所述试剂用于a1)～a4)中任一项：

47、a1)弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应；

48、a2)干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配；

49、a3)延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期；

50、a4)防治蜚蠊目昆虫。

51、在本发明一些实施方式中，所述蜚蠊目昆虫包含黑胸大蠊、美洲大蠊、澳洲大蠊、德国小蠊、日本大蠊中的至少一种。

52、在本发明一些优选实施方式中，所述蜚蠊目昆虫为德国小蠊。

53、在本发明一些实施方式中，所述性信息素包括3,11-二甲基二十九烷-2-酮。

54、本发明的第五个方面，提供本发明第二方面的dsrna、本发明第三方面的生物材料和/或本发明第四方面的试剂在b1)～b8)中任一项中的应用：

55、b1)弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应；

56、b2)制备弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应的产品；

57、b3)干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配；

58、b4)制备干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配的产品；

59、b5)延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期；

60、b6)制备延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期的产品；

61、b7)防治蜚蠊目昆虫；

62、b8)制备防治蜚蠊目昆虫的产品。

63、在本发明一些实施方式中，所述蜚蠊目昆虫包含黑胸大蠊、美洲大蠊、澳洲大蠊、德国小蠊、日本大蠊中的至少一种。

64、在本发明一些优选实施方式中，所述蜚蠊目昆虫为德国小蠊。

65、在本发明一些实施方式中，所述性信息素包括3,11-二甲基二十九烷-2-酮。

66、本发明第六个方面，在于提供一种方法，包含：降低蜚蠊目昆虫中离子型受体共受体基因ir25a和/或离子型受体共受体基因ir76b的表达量和/或活性的步骤，所述方法为c1)～c4)中任一种：

67、c1)干扰/遏制蜚蠊目昆虫的雌雄交配的方法；

68、c2)延长蜚蠊目昆虫求偶潜伏期的方法；

69、c3)防治蜚蠊目昆虫的方法；

70、c4)弱化蜚蠊目昆虫对性信息素的反应的方法。

71、在本发明一些实施方式中，所述离子型受体共受体基因ir25a的氨基酸序列如seqid no:2所示，所述离子型受体共受体基因ir76b的氨基酸序列如seq id no:4所示。

72、在本发明一些实施方式中，所述降低蜚蠊目昆虫中离子型受体共受体基因ir25a和/或离子型受体共受体基因ir76b的表达量和/或活性的步骤是将本发明第二方面的dsrna、本发明第三方面的生物材料和/或本发明第四方面的试剂导入蜚蠊目昆虫体内。

73、在本发明一些实施方式中，所述导入的方式包括经口饲喂或注射。

74、在本发明一些实施方式中，所述经口饲喂包括通过预先施用、喷涂、喷雾而使食物或水中含有本发明第二方面的dsrna、本发明第三方面的生物材料和/或本发明第四方面的试剂。

75、在本发明一些实施方式中，所述注射是从沿蜚蠊目昆虫腹部节间褶注入至血淋巴。

76、在本发明一些实施方式中，所述蜚蠊目昆虫包含黑胸大蠊、美洲大蠊、澳洲大蠊、德国小蠊、日本大蠊中的至少一种。

77、在本发明一些优选实施方式中，所述蜚蠊目昆虫为德国小蠊。

78、在本发明一些实施方式中，所述性信息素包括3,11-二甲基二十九烷-2-酮。

79、本发明的有益效果是：

80、本发明首次公开了可用于调控德国小蠊繁殖相关行为的离子型受体共受体基因(ionotropic receptor co-receptor，ir-co)ir25a和ir76b，通过离子型受体共受体基因ir25a抑制剂和/或离子型受体共受体基因ir76b抑制剂靶向下调离子型受体共受体基因ir25a和/或ir76b(抑制离子型受体共受体基因ir25a和/或ir76b表达)、降解离子型受体共受体基因ir25a和/或ir76b、抑制离子型受体共受体基因ir25a和/或ir76b活性，降低雄虫对接触性信息素标准品的电生理反应，并导致雄虫个体对雌虫的求偶行为削弱或消失，达到干扰和遏制雌雄交配和繁殖的目的。

81、本发明基于离子型受体共受体基因ir25a和ir76b这两个基因分别设计了特异的、能够有效阻断雄虫求偶行为并延长求偶潜伏期的dsrna。分别将各基因对应的dsrna注射到雄虫体内，可以使部分处理组雄虫个体丧失对野生型雌虫的求偶行为，且在可求偶的雄虫个体中，其求偶潜伏期显著延长。尤其是，将dsir25a注射到德国小蠊雄虫体内，能够显著降低雄虫对接触性信息素标准品的电生理反应，并抑制雄虫触角刺型感器(亚型2)内神经元的活动，达到干扰和遏制雌雄交配和繁殖，从而实现防控害虫的最终目的。本发明为通过干扰德国小蠊求偶交配活动、从根本上控制其种群数量的防控策略提供了具有潜力的分子靶标。此外，近年来基因编辑技术在德国小蠊中实现突破，本发明也可为将来利用基因编辑技术对德国小蠊进行遗传防治提供全新的分子靶标。