亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响

摘要: 【目的】吡虫啉(imidaclorprid)是广泛使用的新烟碱类杀虫剂之一。大量研究表明亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)幼虫的发育和成年蜜蜂的采集、学习等行为。本实验旨在探究亚致死剂量吡虫啉对意大利蜜蜂内勤蜂(1日龄成年工蜂)与外勤蜂(21日龄成年工蜂)免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响,进而为蜜蜂健康的维护提供科学依据。【方法】测定饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液不同时间后意蜂成年工蜂的存活率;利用荧光定量PCR检测饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液6 d后其体内免疫基因多酚氧化酶基因(PPOA3, GenBank登录号： GB43738), Abaecin类抗菌肽基因(ABA, GenBank登录号： GB18323),葡萄糖脱氢酶基因(GLD, GenBank登录号： GB43007)和解毒基因细胞色素P450基因(CYP450 6a2, GenBank登录号： GB49876)的表达,并采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验测定其体内细胞色素P450酶(cytochrome P450, CYP450)含量和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活力。【结果】1日龄和21日龄意蜂成年工蜂连续饲喂6 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组(饲喂含0.1 ng/μL丙酮的50%蔗糖溶液)无显著差异;连续饲喂9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,1日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组无显著差异,而21日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组有显著差异。1日龄意蜂成年工蜂自由取食含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖溶液6 d后, PPOA3, CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平,细胞色素P450含量以及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势;而21日龄意蜂成年工蜂取食该药液6 d后,CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势,PPOA3表达水平和细胞色素P450含量有显著上调趋势。【结论】亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因的表达及免疫解毒酶系活力;吡虫啉短期胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活无显著影响,长期胁迫则会影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活。     

西方蜜蜂工蜂蛹中期响应低温胁迫的差异表达基因分析

【目的】本研究旨在分析西方蜜蜂Apis mellifera工蜂蛹中期可能存在的低温应对机制以及低温对中期蛹发育的不利影响。 【方法】对西方蜜蜂工蜂8 d封盖子进行低温(20℃)处理96 h(T),以未经低温胁迫的8 d封盖子为对照(CK),通过转录组测序(RNA-seq)并筛选差异基因(differentiallyexpressed genes, DEGs);对DEGs进行GO分类和KEGG通路分析。利用RT-qPCR对随机选取的5个DEGs的表达量进行验证。【结果】西方蜜蜂8 d封盖子低温(20℃)胁迫96 h的DEGs有1 101个;GO分类发现DEGs富集数最多的条目为代谢过程(142个DEGs)和细胞过程(142个DEGs),其次是结合(131个DEGs),催化活性(120个DEGs)和单有机体过程(118个DEGs);KEGG通路分析结果显示,DEGs显著富集于与氧化损伤密切相关的过氧化物酶体通路、D-谷氨酰胺代谢通路、D-谷氨酸代谢通路和谷胱甘肽代谢通路;此外,与激素调控相关的昆虫激素代谢通路、mTOR信号通路和FOXO信号通路上也有DEGs显著富集。随机挑选的5个DEGs的RNA-Seq与RT-qPCR结果一致。【结论】本研究发现低温状态下西方蜜蜂中期蛹主要通过体内激素调控发育进程,使其减速或停止发育以应对低温;低温通过影响其抗氧化酶表达量进而可能积累氧化损伤,从而对羽化后蜜蜂产生影响。本研究结果有助于理解发育阶段温度生态幅狭窄的昆虫对于低温的应对机制及低温对其的不利影响。     

意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam对靶基因USP和P300的表达调控

【目的】本研究旨在通过饲喂法对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam进行过表达与敲减,明确ame-miR-bantam对靶基因USP和P300表达的调控作用。【方法】通过饲喂ame-miR-bantam模拟物(mimic-ame-miR-bantam)和抑制物(inhibitor-ame-miR-bantam)及相应的阴性对照mimic-NC-ame-miR-bantam和inhibitor-NC-ame-miR-bantam,对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道组织中的ame-miR-bantam分别进行过表达和敲减。利用生物信息学软件进行ame-miR-bantam的靶向预测及分析。通过RT-qPCR检测4-6日龄意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的过表达和敲减效果及靶基因USP和P300的相对表达量。【结果】相较于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam,饲喂mimic-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在意大利蜜蜂4-6日龄工蜂幼虫肠道中均显著上调;相较于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam,饲喂inhibitor-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在4日龄工蜂幼虫肠道中显著下调,在5日龄和6日龄工蜂幼虫肠道中下调表达。ame-miR-bantam共靶向222个基因,可注释到细胞进程等35个GO条目和Wnt信号通路等160条KEGG通路。相比于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,过表达ame-miR-bantam后,4日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;5日龄工蜂幼虫肠道中USP的表达量下调,P300显著下调表达;6日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300均显著下调表达。相比于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,敲减ame-miR-bantam后,4和5日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;6日龄工蜂幼虫肠道中USP显著上调表达,P300的表达量上调。【结论】通过饲喂模拟物和抑制物能够分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的有效过表达和敲减;幼虫肠道中ame-miR-bantam可负调控USP和P300的表达。     

吡虫啉对意大利蜜蜂乙酰胆碱酯酶的亚致死效应

【目的】确定吡虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera的致死中浓度,探究吡虫啉对意大利蜜蜂乙酰胆碱酯酶的亚致死效应。【方法】本文采用药膜法、点滴法和饲喂法测定吡虫啉对意大利蜜蜂的毒力曲线,及蜜蜂接触吡虫啉后头部乙酰胆碱酯酶活性的变化。应用RT-q PCR技术研究饲喂LC5浓度吡虫啉后,蜜蜂乙酰胆碱酯酶基因Ace1和Ace2的m RNA相对表达量。【结果】饲喂法、点滴法和药膜法3种方法测定的吡虫啉对意大利蜜蜂的致死中浓度分别是7.15 mg/L、0.078 ng/蜂和51 ng/cm2。3种作用方式下,吡虫啉均抑制了乙酰胆碱酯酶活性;随着浓度增加,ACh E酶活性处于下降状态,但降低较少。LC5浓度的吡虫啉对蜜蜂ACh E活性具有明显影响,24 h内ACh E活性呈现增强-抑制-增强的趋势。饲喂蜜蜂LC5亚致死浓度的吡虫啉后,Ace1和Ace2被诱导表达,但在1、2和16 h与对照无明显差异。【结论】亚致死浓度的吡虫啉对蜜蜂乙酰胆碱酯活性具有抑制作用,并且存在明显的剂量效应和时间效应,对Ace1和Ace2具有诱导效应,酶活性水平和m RNA相对表达水平不一致。     

意大利蜜蜂工蜂中肠的长链非编码RNA的预测、分析及鉴定

【目的】预测、分析和鉴定意大利蜜蜂Apismelliferaligustica工蜂中肠的长链非编码RNA(lncRNA),探究lncRNA的作用。【方法】结合lncRNA-seq技术和链特异性cDNA建库方法对意大利蜜蜂工蜂中肠进行深度测序;利用Perl脚本对原始数据进行过滤;联用CPC和CNCI软件对测序数据进行lncRNA预测,并比较lncRNA基因与其邻近的蛋白编码基因的结构特征;通过RT-PCR对随机选取的lncRNA进行鉴定;利用相关生物信息学软件对lncRNA、的上下游基因进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析。【结果】意大利蜜蜂工蜂中肠样品的lncRNA-seq共得到1 956 118 858原始读段,经过滤得到1 946 489 304有效读段,共预测出6 353个lncRNA,它们较蛋白编码基因含有较少的外显子数、较短的转录本长度。通过RT-PCR验证了9个lncRNA的表达。lncRNA的上下游基因富集在42个GO条目和256条代谢通路,进一步分析结果表明这些lncRNA参与调控意大利蜜蜂工蜂中肠的新陈代谢和细胞生命活动等生物学过程。【结论】研究结果丰富了蜜蜂的lncRNA信息,也为阐明lncRNA在意大利蜜蜂工蜂中肠发育及胁迫响应过程中的作用打下了基础。     

基于Illumina HiSeq测序技术研究吡虫啉对意大利蜜蜂雄蜂的影响

[目的]雄蜂对蜂群繁衍有着非常重要的作用.本研究旨在探究吡虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera Ligustica雄蜂生长发育和基因表达产生的影响.[方法]以意大利蜜蜂雄蜂为研究对象,分别以0.00001、0.0001和0.001 μg/μL浓度的吡虫啉对雄蜂幼虫进行连续饲喂处理.每天观察并记录幼虫的发育形态及死亡率,在雄蜂幼虫后期(移虫后6d)测量幼虫体重.利用Illumina HiSeq测序技术对经吡虫啉处理的雄蜂进行转录组测序,进而对差异表达基因进行深入分析.[结果]取食吡虫啉后的雄蜂幼虫,体重低于正常雄蜂,当浓度高于0.0001μg/μL时差异显著;雄蜂幼虫取食吡虫啉后出现死亡现象,且死亡率随吡虫啉浓度的升高而增大;差异表达基因分析结果上调与下调基因数量分别为390个和130个.GO富集分析结果上调基因共分布于55个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件、细胞膜、细胞膜组件、结合,下调基因共分布于48个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件.富集在有关生殖功能的差异表达基因中,上调基因数量为21个,下调基因数量为5个.KEGG代谢通路富集分析结果上调基因富集在159个通路上,其中富集基因数最多的是蛋白质消化吸收和神经活性配体-受体相互作用通路.下调基因富集在71个通路上,其中富集基因数最多的是溶酶体、胰液分泌、神经活性配体-受体相互作用通路.[结论]吡虫啉能抑制意大利蜜蜂雄蜂的生长发育,甚至造成幼虫死亡,同时,可以影响雄蜂的神经系统、代谢系统和生殖系统等.本研究结果为蜜蜂资源保护提供理论依据.     

基于Illumina HiSeq测序技术研究吡虫啉对意大利蜜蜂雄蜂的影响

[目的]雄蜂对蜂群繁衍有着非常重要的作用.本研究旨在探究吡虫啉对意大利蜜蜂Apis mellifera Ligustica雄蜂生长发育和基因表达产生的影响.[方法]以意大利蜜蜂雄蜂为研究对象,分别以0.00001、0.0001和0.001 μg/μL浓度的吡虫啉对雄蜂幼虫进行连续饲喂处理.每天观察并记录幼虫的发育形态及死亡率,在雄蜂幼虫后期(移虫后6d)测量幼虫体重.利用Illumina HiSeq测序技术对经吡虫啉处理的雄蜂进行转录组测序,进而对差异表达基因进行深入分析.[结果]取食吡虫啉后的雄蜂幼虫,体重低于正常雄蜂,当浓度高于0.0001μg/μL时差异显著;雄蜂幼虫取食吡虫啉后出现死亡现象,且死亡率随吡虫啉浓度的升高而增大;差异表达基因分析结果上调与下调基因数量分别为390个和130个.GO富集分析结果上调基因共分布于55个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件、细胞膜、细胞膜组件、结合,下调基因共分布于48个GO条目,富集基因数量最多的是细胞进程、细胞、细胞组件.富集在有关生殖功能的差异表达基因中,上调基因数量为21个,下调基因数量为5个.KEGG代谢通路富集分析结果上调基因富集在159个通路上,其中富集基因数最多的是蛋白质消化吸收和神经活性配体-受体相互作用通路.下调基因富集在71个通路上,其中富集基因数最多的是溶酶体、胰液分泌、神经活性配体-受体相互作用通路.[结论]吡虫啉能抑制意大利蜜蜂雄蜂的生长发育,甚至造成幼虫死亡,同时,可以影响雄蜂的神经系统、代谢系统和生殖系统等.本研究结果为蜜蜂资源保护提供理论依据.     

意大利蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌早期胁迫的转录组学分析

【目的】球囊菌特异性地侵染蜜蜂幼虫而导致白垩病,该病造成成年蜜蜂数量的大幅下降,从而严重影响蜂蜜等产品的产量。目前,尚无利用二代测序技术研究白垩病的报道。本研究利用RNA-seq技术对正常及球囊菌胁迫后的意大利蜜蜂4日龄幼虫肠道进行深度测序,为解析宿主响应球囊菌胁迫的应答机制提供了重要的参考信息。【方法】利用Illumina Hiseq2500平台对对照组(AmCK)和处理组(AmT)幼虫肠道进行双端(PE125)测序;利用Perl脚本进行下机数据过滤;利用R软件进行测序饱和度分析、计算各样品之间的相关性系数;利用SOAP aligner/soap2软件将未比对上核糖体的读段(Reads)比对到意大利蜜蜂参考基因组;基于GO数据库和KEGG数据库进行GO分类和KEGG代谢通路(Pathway)富集分析。【结果】RNA-seq共得到181 096 194条原始读段(Raw reads),经过滤得到179078764条有效读段(Clean reads)。差异表达基因(DEGs)分析结果显示上调与下调基因的数量分别为4和20个。DEG的基因本体论(Gene ontology,GO)分析结果显示,这些DEGs分布于10个GO分类,除归入结合(Binding)的基因和催化活性(Catalytic activity)的部分基因外,绝大多数GO分类上的基因均表现为下调。DEGs的KEGG代谢通路分析结果显示各有1个DEG分别富集在核糖体和氧化磷酸化且均下调表达。【结论】本研究揭示了意大利蜜蜂幼虫肠道在球囊菌入侵早期的胁迫应答,为解析宿主响应球囊菌胁迫的应答机制奠定了基础。     

亚致死剂量杀虫剂对意蜂工蜂嗅觉敏感性的影响

喙伸反应(PER)试验适用于评价杀虫剂对蜜蜂行为的影响。本实验利用喙伸反应研究了亚致死剂量(LD50/100～LD50/10)溴氰菊酯和吡虫啉对意蜂Apis mellifera ligustica L.工蜂嗅觉敏感性的影响。结果发现,经口饲喂溴氰菊酯5ng和10ng后,工蜂对0.1%的蔗糖溶液的敏感性显著下降(P<0.05),水应激指数降低,但对0.3%,1%,3%,10%和30%的蔗糖溶液的敏感性没有显著变化;而经口饲喂吡虫啉0.3ng和0.6ng后,工蜂对上述各浓度蔗糖溶液的敏感性变化不明显,但其水应激指数升高。     

意大利蜜蜂哺育蜂学习记忆相关基因的转录组学分析

【目的】筛选与意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica哺育蜂学习记忆密切相关的基因。【方法】在人工组建意大利蜜蜂蜂群中收集10日龄哺育蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂,通过喙伸反应(proboscis extension reflex, PER)实验测定这3组样本之间学习记忆能力的差异。利用RNA-seq技术对具有学习能力和不具有学习能力的10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂脑中基因表达量进行全面分析,筛选出与哺育蜂学习记忆密切相关的差异表达基因(DEGs),并对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。qPCR检测随机选取的3个DEGs(上调基因TpnCⅢa和MED23以及下调基因Pkc)在具有学习能力和不具有学习能力的10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂脑中的表达量。【结果】PER实验结果显示,经过5次训练后,意大利蜜蜂21日龄哺育蜂的学习能力显著高于10日龄哺育蜂的,而21日龄哺育蜂和21日龄采集蜂的学习能力无显著差异;同样地,21日龄哺育蜂的记忆能力显著高于10日龄哺育蜂的,而21日龄哺育蜂和21日龄采集蜂的记忆能力无显著差异。RNA-seq分析筛选到88个与哺育蜂学习记忆密切相关的DEGs,其中18个上调表达,70个下调表达。GO富集结果显示,上调DEGs在生物学进程分类中富集的基因数最多,主要富集在信号转导、蛋白质加工修饰相关;下调DEGs也是在生物学进程分类中富集的基因数最多,主要富集在转录、信号转导、蛋白质生物合成相关,其中显著性富集在转录相关。KEGG富集结果显示,下调DEGs显著性富集在吞噬、光转导、AGE-RAGE信号通路。qPCR结果显示差异表达基因TpnCⅢa,MED23和Pkc在具有学习能力和不具有学习能力的10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂脑中的表达水平的变化趋势与RNA-seq数据中的变化趋势一致。【结论】PER实验表明日龄是影响意大利蜜蜂哺育蜂的学习和记忆能力的重要因素;同时本研究获得学习后哺育蜂脑部的基因表达变化趋势和富集分析,为深入研究哺育蜂学习记忆的分子机制奠定了重要的理论基础。     

RNAi沉默王浆主蛋白1(Mrjp1)基因对意大利蜜蜂工蜂学习和记忆的影响

【目的】前期研究发现经吡虫啉处理的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)工蜂学习能力下降,转录组学分析表明王浆主蛋白1(major royal jelly protein 1, MRJP1)基因在吡虫啉处理的蜜蜂脑中显著下调,MRJP1可能参与调控蜜蜂学习能力。本研究旨在采用RNA干扰(RNAinference, RNAi)技术将Mrjp1特异性沉默,验证MRJP1在意蜂工蜂嗅觉学习中的关键作用。【方法】通过克隆技术获得Mrjp1基因cDNA 序列,经测序验证后,设计引物,合成用于RNAi干扰Mrjp1基因表达的dsRNA。注射dsMrjp1的意蜂工蜂作为处理组(dsMrjp1注射组),注射dsEGFP的意蜂工蜂作为对照组(dsEGFP注射组),随后通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)实验比较两组的嗅觉学习与记忆能力差异。最后采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)检测注射dsMrjp1后意大利蜜蜂工蜂脑中Mrjp1的相对表达量。【结果】dsMrjp1注射组与dsEGFP注射组意蜂工蜂学习能力差异显著,dsMrjp1注射组意蜂工蜂的学习能力显著降低。学习后2 h,两组意蜂工蜂的记忆力无显著差异。qRT-PCR结果显示Mrjp1的表达水平在dsMrjp1注射组意蜂工蜂脑中显著低于dsEGFP注射组,表明学习能力降低的处理组意蜂脑内对应的Mrjp1表达水平也降低。【结论】通过RNAi抑制意蜂工蜂Mrjp1基因的表达后,其嗅觉学习能力受到显著性抑制,但记忆力未受到显著影响,提示Mrjp1可能是调控意蜂学习的重要基因之一。本研究结果有助于后续进一步研究蜜蜂嗅觉学习相关的分子机制。     

ame-miR-14在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道发育过程的调控作用

【目的】本研究旨在揭示ame-miR-14在意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道发育过程的调控作用。【方法】通过Stem-loop RT-PCR和Sanger测序分别验证ame-miR-14在意大利蜜蜂工蜂6日龄幼虫肠道中的表达和序列真实性。饲喂ame-miR-14的模拟物(mimic-ame-miR-14)和抑制物(inhibitor-ame-miR-14)及其相应的阴性对照mimic-NC和inhibitor-NC对ame-miR-14分别进行过表达和敲降,利用RT-qPCR检测意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道中ame-miR-14的表达量。利用生物信息学软件预测ame-miR-14的靶基因并进行相关分析。利用RT-qPCR检测ame-miR-14的过表达和敲降后其靶基因FoxO和Hedgehog在4-6日龄幼虫肠道中的相对表达量。【结果】ame-miR-14在意大利蜜蜂工蜂6日龄幼虫肠道中真实存在和表达。相较于饲喂mimic-NC,饲喂mimic-ame-miR-14后ame-miR-14表达量在意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道中均为显著上调;相...     

转录组分析揭示东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂的分子机制

【目的】本研究旨在通过差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)分析以及毒力因子和其他侵染相关因子分析,在转录组水平揭示东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica的分子机制。【方法】基于前期已获得高质量的东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子(NcCK)及侵染意大利蜜蜂工蜂7和10 d的东方蜜蜂微孢子虫(分别为NcT1和NcT2)转录组数据,根据P≤0.05且|log_2(Fold change)|≥1的标准,通过比较分析筛选出NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组的DEG。通过相关生物信息学软件对上述DEG进行Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析。根据Nr和KEGG数据库注释信息和相关文献进行对东方蜜蜂微孢子虫的毒力因子和侵染相关因子的统计和分析。通过RT-qPCR验证转录组数据及DEG表达趋势。【结果】从NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组分别鉴定出1 397, 1 497和52个DEG。Venn分析结果显示各比较组共有的上调和下调基因分别为10和1个。GO分类结果显示,NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中DEG富集数最多的功能条目为代谢进程、细胞进程、单组织进程、细胞、细胞组件、细胞器、催化活性和结合,而NcT1 vs NcT2中DEG富集数最多的是代谢进程、细胞进程、单组织进程、催化活性和结合。KEGG代谢通路富集分析结果显示,NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中DEG分别富集到80和79条通路;富集在糖酵解/糖异生和MAPK信号通路的上调基因数量多于下调基因。毒力因子分析结果显示,孢壁蛋白9基因和孢壁蛋白12基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中均下调表达,孢壁蛋白8基因仅在NcCK vs NcT1中表达量下调;此外孢壁蛋白前体基因、孢壁和锚定盘复合蛋白基因、几丁质合酶基因、极管蛋白基因、蓖麻毒素B凝集素基因的表达水平在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中表现为上调。侵染相关因子分析结果表明,糖酵解途径的3个关键酶基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达;3个涉及ATP/ADP移位酶的基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达,但有1个表达量下调;2个涉及ABC转运蛋白的基因在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2中上调表达,另有4个下调表达。RT-qPCR结果证实了本研究中转录组数据及DEG表达趋势的真实可靠性。【结论】本研究通过比较分析解析东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程的转录组动态,揭示了孢壁蛋白、孢壁和锚定盘复合蛋白、几丁质酶、极管蛋白和蓖麻毒素B凝集素等毒力因子编码基因,以及己糖激酶、丙酮酸激酶、6-磷酸果糖激酶、ATP/ADP移位酶和ABC转运蛋白等侵染相关因子编码基因在病原增殖中扮演重要角色,为阐明东方蜜蜂微孢子虫的侵染机制提供了基础。     

沙葱萤叶甲成虫不同夏滞育阶段的转录组分析(英文)

【目的】本研究旨在揭示内蒙古草原新害虫沙葱萤叶甲Galeruca daurica专性夏滞育相关的重要基因以及代谢通路。【方法】应用RNA-Seq技术,对沙葱萤叶甲成虫不同夏滞育阶段［滞育前期(PD)、滞育期(D)及滞育后期(TD)］进行转录组测序、分析及基因功能预测,基于RNA-Seq数据筛选夏滞育不同阶段差异表达基因;利用qPCR对基于RNA-Seq数据筛选的10个差异表达基因的表达水平进行验证。【结果】从9个文库中获得202 770 198 clean reads,将12 078 060条转录本组装获得82 292 条unigene,平均长度为783.59 bp,N50为1 545 bp。沙葱萤叶甲D vs PD和TD vs D 比较组分别有2 395(2 119上调和277下调)和62(59上调和3下调)个差异基因。KEGG分析表明,D vs PD和TD vs D比较组差异表达基因分别显著富集于糖孝解/糖异生通路和脂肪酸生物合成通路;此外,许多与钙离子信号转导相关的基因在滞育期间差异表达。10个差异表达基因的qPCR分析表明,RNA-Seq与qPCR结果高度一致。【结论】糖孝解/糖异生、脂肪酸生物合成及钙离子信号通路可能在沙葱萤叶甲滞育调节中起着重要的作用。本研究为进一步研究沙葱萤叶甲成虫专性夏滞育的分子机理奠定了基础。     

ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中靶基因CYP450和FG的表达

【目的】本研究旨在通过饲喂ame-miR-79的模拟物(mimic)和抑制物(inhibitor)对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减,探究ame-miR-79对幼虫肠道内靶基因表达的调控作用。【方法】通过分子克隆与Sanger测序验证意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的序列真实性。通过饲喂mimic-miR-79和inhibitor-miR-79对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减。采用相关生物信息学软件进行ame-miR-79的靶基因预测与分析。通过RT-qPCR检测ame-miR-79的过表达和敲减效果及过表达和敲减ame-miR-79后靶基因的相对表达量。【结果】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在。与无义模拟物(nonsense mimic, mimic-NC)组相比,mimic-miR-79组的4-6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量皆极显著上调;与无义抑制物(nonsense inhibitor, inhibitor-NC)组相比,inhibitor-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量显著下调,6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量极显著下调。ame-miR-79共靶向303个基因,涉及27个GO条目和179条KEGG通路。相较于mimic-NC组,靶基因细胞色素P450基因CYP450在mimic-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内均极显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达;靶基因fringe糖基化转移酶(fringe glycosyltransferase, FG)基因在4日龄幼虫肠道内下调表达,在5日龄幼虫肠道内显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达。相较于inhibitor-NC组,CYP450在inhibitor-miR-79组的4日龄幼虫肠道内极显著上调表达,在6日龄幼虫肠道内上调表达,而在5日龄幼虫肠道内下调表达;FG的表达水平在4日龄幼虫肠道内显著上调,在5和6日龄幼虫肠道内极显著上调。【结论】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在;通过饲喂模拟物和抑制物能分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的有效过表达和敲减;ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内CYP450和FG的表达。     

沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRT PCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。     

参与调控意大利蜜蜂工蜂中肠基因表达的东方蜜蜂微孢子虫miRNA的组学解析及其调控网络

【目的】本研究结合前期已获得的miRNA和mRNA组学数据对东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA, DEmiRNA)靶向意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠的mRNA和差异表达mRNA(differentially expressed mRNA, DEmRNA)进行生物信息学预测、数据库注释和调控网络分析,旨在解析东方蜜蜂微孢子虫对意大利蜜蜂工蜂中肠的基因表达调控。【方法】比较东方蜜蜂微孢子虫感染7 d(AmT1)和10 d(AmT2)的意大利蜜蜂工蜂中肠和未感染中肠(分别为AmCK1和AmCK2)的mRNA数据,筛选意大利蜜蜂工蜂的显著性DEmRNA;通过比较侵染AmT1和AmT2的东方蜜蜂微孢子虫(分别为NcT1和NcT2)和东方蜜蜂微孢子虫纯净孢子(NcCK)的miRNA数据筛选出东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA。利用TargetFinder软件预测东方蜜蜂微孢子虫DEmiRNA靶向的意大利蜜蜂工蜂中肠DEmRNA。利用相关生物信息学工具对上述意大利蜜蜂工蜂中肠靶DEmRNA进行GO和KEGG数据库注释。根据KEGG数据库注释信息筛选出意大利蜜蜂工蜂中肠免疫防御和能量代谢通路相关DEmRNA,并构建和分析上述DEmRNA与相应的东方蜜蜂微孢子虫DEmiRNA之间的调控网络。【结果】NcCK vs NcT1比较组中东方蜜蜂微孢子虫的77条显著上调miRNA和52条显著下调miRNA可分别靶向AmCK1 vs AmT1比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的118条显著下调mRNA和135条显著上调mRNA,这些mRNA可分别注释到31和25个GO条目,以及113和107条KEGG通路。NcCK vs NcT2比较组中东方蜜蜂微孢子虫的52条显著上调miRNA和49条显著下调miRNA可分别靶向AmCK2 vs AmT2比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的97条显著下调mRNA和210条显著上调mRNA,这些mRNA可分别注释到27和30个GO条目以及97和127条KEGG通路。NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中的11条共同显著上调miRNA和19条共同显著下调miRNA分别靶向AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组的6条共同显著下调和14条共同显著上调mRNA,可分别注释到7和10个GO条目以及0和9条KEGG通路。NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA可靶向AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组中意大利蜜蜂工蜂中肠的氧化磷酸化和硫代谢等能量代谢通路相关DEmRNA,以及胞吞作用、黑色素生成、溶酶体、自噬、Toll样受体信号通路、细胞凋亡、Ras信号通路、泛素介导的蛋白水解和MAPK信号通路等免疫防御通路相关DEmRNA。进一步分析发现,miR-216-x, miR-5119-y, bantam-y和miR-8-y在NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中皆显著上调表达,且靶向意大利蜜蜂工蜂中肠的溶酶体、黑色素生成、泛素介导的蛋白水解、MAPK信号通路及Ras信号通路等免疫防御通路相关的显著下调mRNA。【结论】在侵染过程中,东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA对意大利蜜蜂工蜂的基因表达具有广泛的潜在影响,东方蜜蜂微孢子虫可能通过上调部分miRNA跨界调控意大利蜜蜂工蜂的免疫防御以促进侵染,通过下调部分miRNA跨界调控意大利蜜蜂工蜂的能量代谢以加强能量窃取并促进增殖。