桑盾蚧甘油三酯水解酶基因的鉴定与表征

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Identification and characterization of triacylglycerol hydrolase genes in Phenacoccus solenopsis

　　**摘要**• 露盾粉虱基因组编码42个脂肪酶基因。• 36个脂肪酶基因呈活跃转录。• 脂肪酶基因分布于5条染色体和3条支架上。• 发生了7次串联重复。**引言**脂质在整个昆虫发育过程中发挥着多种重要作用（Arrese和Soulages，2010）。它们是主要的能量储存物质、主要的膜组分以及众多次级代谢产物的起始底物（Canavoso等，2001；Zhang等，2023）。昆虫具有多种类型的脂质。甘油三酯（TAGs）是脂肪体中主要的能量储存脂质，成虫在觅食、寻找交配伙伴、选择产卵地点以及卵成熟过程中加以利用。甘油二酯（DAGs）是血淋巴脂质的主要种类。磷脂是关键的膜组分。碳氢化合物和蜡酯构成表皮外层的蜡层，从而最小化昆虫体表的蒸发水分流失（Toprak等，2020）。脂肪酶，又称甘油三酯水解酶（EC 3.1.1.3），能将TAGs、DAGs和磷脂水解为脂肪酸和甘油（Zibaee等，2014）。它们在膳食脂质消化、脂质储存和分解代谢中发挥着关键作用（Arrese和Soulages，2010；Canavoso等，2001；Heier和Kühnlein，2018）。昆虫脂肪酶属于丝氨酸水解酶（Punta等，2012）。其活性口袋包含一个催化三联体（Ser-Asp/Glu-His）。活性位点丝氨酸附近有一段保守序列GXSXG，其中X代表任何氨基酸残基。某些脂肪酶在活性位点丝氨酸周围具有甘氨酸、天冬氨酸、丝氨酸和亮氨酸四种保守氨基酸基序，称为GDSL脂肪酶（Wei等，1995）。此外，脂肪酶活性口袋通常被由α-螺旋片段构成的移动盖子（flap）所遮蔽。脂肪酶必须在脂质与水之间的界面处发挥作用。当盖子在非极性-水相界面处打开时，脂肪酶的活性位点得以暴露，使脂肪酶从惰性构象转变为完全活性构象（Rahman等，2012）。脂肪酶分为七个家族：中性脂肪酶（NL）、酸性脂肪酶（AL）、脂肪酶2（LIP2）、脂肪酶3（LIP3）、GDSL脂肪酶、激素敏感脂肪酶（HSL）和脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）（Horne等，2009；Miao等，2023；Shen等，2022；Zimmermann等，2004）。NLs和ALs是两种主要的昆虫脂肪酶（Han等，2025；Lu等，2023；Miao等，2023；Shen等，2022；Wang等，2020；Wei等，2022；Zhang等，2023）。属于不同家族的脂肪酶可以水解不同形式的底物。例如，NLs催化中性脂质，包括TAGs、DAGs、单酰甘油（MAGs）以及磷脂和半乳糖脂中的sn-1位点。ALs主要降解TAGs和胆固醇酯（Carriere等，2000；Casas-Godoy等，2018）。在NL和AL组中，将催化丝氨酸残基替换为甘氨酸会消除酯酶活性；这些脂肪酶样蛋白质称为NL和AL同源物（NLHs和ALHs）（Miao等，2020；Miao等，2023）。已在少数昆虫物种中标注了脂肪酶基因，例如果蝇（*Drosophila melanogaster*）、冈比亚按蚊（*Anopheles gambiae*）、西方蜜蜂（*Apis mellifera*）、草地夜蛾（*Spodoptera frugiperda*）、家蚕（*Bombyx mori*）、烟草天蛾（*Manduca sexta*）和赤拟谷盗（*Tribolium castaneum*）（Han等，2025；Horne等，2009；Miao等，2023；Shen等，2022；Wei等，2022）。在半翅目昆虫中，脂肪酶基因已在刺吸亚目的烟粉虱（*Bemisia tabaci*）、柑橘木虱（*Diaphorina citri*）、豌豆蚜（*Acyrthosiphon pisum*）、棉蚜（*Aphis gossypii*）和小麦蚜（*Rhopalosiphum padi*）物种中，头喙亚目的褐飞虱（*Nilaparvata lugens*）、小绿叶蝉（*Laodelphax striatellus*）、*Sogatella furcifera* 和玻璃翅木犀草（*Homalodisca vitripennis*）物种中，以及异翅亚目的稻长腿蝽（*Riptortus pedestris*）、褐蝽（*Halyomorpha halys*）、锥蝽（*Rhodnius prolixus*）、绿蝽（*Nezara viridula*）、好氏仰蝽（*Gerris buenoi*）、*Oncopeltus fasciatus* 和*Apolygus lucorum* 物种中进行了记录（Lu等，2023；Zhang等，2023）。然而，在刺吸亚目中，尚未在任何蚧总科物种中鉴定出脂肪酶。露盾粉虱（*Phenacoccus solenopsis*）是探索脂肪酶功能的理想模型。首先，露盾粉虱的若虫和雌成虫（与雄虫相反）具有厚蜡层，可防止干燥、异源物渗透和天敌侵害（Tong等，2022）。蜡层主要包含各种长链脂质，包括碳氢化合物、酯类、脂肪酸、醇类、醛类和酮类（Blomquist和Ginzel，2021；Holze等，2021；Wang等，2025）。然而，脂肪酶如何参与为蜡层形成提供脂肪酸底物尚未得到研究。其次，露盾粉虱是一种多食性食草害虫，能取食约60个植物科的200多种寄主植物，包括棉花以及许多观赏和园艺保护作物（Waqas等，2021）。多食性导致需要大量脂肪酶来处理各种脂质分子（Lu等，2023）。露盾粉虱脂肪酶如何参与食物消化仍未得到证实。在露盾粉虱中，已标注了9个谷胱甘肽S-转移酶（Du等，2026c）、53个ATP结合盒转运蛋白（Du等，2026a）和77个羧酸/胆碱酯酶（Du等，2026b）基因。在本次调查中，我们基于基因组（Li等，2020）和转录组（Singh等，2019；Singh等，2025；Tong等，2024；Xi等，2019）数据鉴定了42个候选脂肪酶基因。我们描述了这些脂肪酶基因的染色体分布，检验了共线性，并详细研究了其内含子-外显子组织。我们通过RPKM值评估了整个发育过程中的时间表达以及暴露于不同寄主植物时的转录变化。我们发现36个脂肪酶基因呈活跃转录。我们的结果将为露盾粉虱的防治提供有用的数据和潜在的途径。---**分节片段****昆虫饲养**露盾粉虱种群最初于2025年从中国南京采集。粉虱通常在昆虫饲养室中饲养，温度为27±1°C，相对湿度75%，光周期14:10（光照:黑暗），使用新鲜番茄植株。**Pslipase基因鉴定**候选脂肪酶序列下载自露盾粉虱基因组数据（https://www.ncbi.nlm.nih.gov/，装配：ASM976176v1）（Li等，2020）和InsectBase 3.0（https://insect-genome.com/genome/IBG_00624）。每次命中的详细信息列于表S1。**露盾粉虱脂肪酶基因概述**基于染色体水平的基因组（Li等，2020）和转录组（Singh等，2019；Singh等，2025；Tong等，2024；Xi等，2019），在露盾粉虱中标注了42个脂肪酶基因（表1、表2、表3、表S1）。相比之下，在刺吸亚目中，从烟粉虱、柑橘木虱、豌豆蚜、棉蚜和小麦蚜中分别鉴定了46、53、44、38和40个脂肪酶。在头喙亚目中，从褐飞虱、*L.*---**讨论**脂质对昆虫不可或缺，在整个发育过程中发挥着多种功能。近年来，已在多种代表性昆虫物种中标注了众多脂肪酶（Han等，2025；Lu等，2023；Miao等，2023；Zhang等，2023）。在本文中，我们鉴定了露盾粉虱的脂肪酶基因。**CRediT作者贡献声明****Qian-Kun Du：** 方法论、调查。**Kai-Yun Fu：** 资源、方法论。**Zun-Zun Jia：** 资源、方法论。**Wen-Chao Guo：** 验证、项目管理。**Guo-Qing Li：** 写作——审阅与编辑、写作——初稿、监督。**未引用参考文献**Zibaee和Alborzi，2014**利益冲突声明**作者声明，他们不存在可能影响本文所述工作的已知竞争性经济利益或个人关系。**致谢**本研究得到新疆重大科技项目（2023A02006）的支持。---Qian-Kun Du | Kai-Yun Fu | Zun-Zun Jia | Wen-Chao Guo | Guo-Qing Li