昆虫RNA-Seq数据的分析流程

随着高通量RNA测序(RNA-Seq)技术的发展和测序成本迅速下降,RNA-Seq技术已经成为生物学研究的重要工具,为生物学家全面地了解和研究转录组提供了机遇。高通量测序具有读长短、存在一定比例的测序错误、数据量大等特点,因此RNA-Seq数据分析与基因组分析和传统的EST数据分析有所不同。本文通过介绍不同的测序平台、原始数据产生和低质量数据过滤的计算流程,对短序列比对、转录组拼接、功能注释、以及差异表达分析进行了研究和分析,最后对RNA-Seq在昆虫学研究中的应用进行了综述,并对RNA-Seq技术进行了总结和展望。     

褐飞虱flightin的原核表达及其差异表达检测

flightin最早发现于果蝇Drosophila melanogaster的间接飞行肌中,并且定位于粗肌丝。这种蛋白对维持肌节的结构和功能起到了重要的作用,但其在具有长短翅型分化的褐飞虱Nilaparvata lugens Stl的不同翅型间差异并不清楚。本研究以长翅型雌虫褐飞虱cDNA为模板,通过PCR扩增得到褐飞虱flightin基因ORF全长,将其连接到表达载体pGEX-6P-1中以与谷胱甘肽S-转移酶(GST)融合表达。将表达载体转入大肠杆菌表达株Rosseta,在不同温度、不同浓度IPTG的条件下诱导表达flightin,得到了最优表达条件,获得了高水平可溶性表达。在用GST抗体进行Western blotting验证GST-flightin融合重组蛋白表达的正确性后,我们通过GST柱纯化了的GST-flightin,进而用纯化后的蛋白免疫新西兰兔制备了高特异性的多克隆抗体。最后,我们用制备的多克隆抗体检测了长、短翅型雌成虫和不同发育阶段的褐飞虱体内flightin的表达差异。结果显示,flightin仅在长翅型成虫中表达,在短翅型雌成虫中未检测到其明显表达,而且flightin只在成虫期表达。本研究为进一步研究褐飞虱的flightin与其它蛋白互作、翅肌发育和翅型分化打下了基础。     

昆虫质型多角体病毒同义密码子使用模式分析

昆虫质型多角体病毒(cypovirus,CPV)是害虫种群重要调节因子,可用作生物防治剂。本研究采用多元统计分析方法对7种CPV进行密码子使用模式分析,结果表明:CPV密码子使用偏好性较弱,多数基因密码子使用模式受碱基组成影响,少数基因密码子使用模式除碱基组成外还有其它影响因素;中性绘图分析表明碱基组成主要受选择压力影响,受突变影响较小。同一电泳型CPV之间比同一宿主CPV之间共有的偏好性密码子多。CPV基因组内10个基因组片段之间密码子偏好性存在差异。CPV密码子偏好性与宿主昆虫密码子偏好性存在差异,所有CPV与其宿主昆虫共有的偏好性密码子均较少。对应分析进一步证明碱基组成是影响密码子使用的主要因素,不同电泳型CPV具有不同的密码子使用模式。聚类分析表明同一电泳型CPV密码子使用模式相似,同一宿主CPV密码子使用模式差异较大。     

基于广义可加模型的昆虫种群动态非线性分析及R语言实现

昆虫种群受到气候、天敌和土壤等多种生态因子的综合作用,其动态具有复杂性、不确定性和非线性等特征。广义加性模型(generalized additive models,GAM)就是适用于响应变量与解释变量之间的关系是非线性或非单调的数据分析。本文以1973—1990年稻纵卷叶螟种群数量与降雨持续天数和降雨量的相关性分析为例,介绍了广义可加模型的应用及其R语言实现步骤,为研究昆虫种群动态及其驱动因子提供了有效的分析工具。     

内蒙古天然草原不同放牧压力下亚洲小车蝗的食性及营养生态位（英文）

植物表皮蜡质中的饱和链烷作为内源指示剂广泛用于评价放牧家畜的食性和食量, 但用于天然草原蝗虫食性的评价研究较少。为了探讨天然草原蝗虫的食性及其生态位变化, 本研究以内蒙古天然草原为研究对象, 于2003年7-8月沿降水梯度选择3种典型植物群落（小针茅Stipa klemenzii、 羊草Leymus chinensis和大针茅Stipa grandis群落）, 在每个植物群落不同放牧压力下小区随机做20个植被样方, 样方内植物齐地面刈割, 测定其地上生物量和物种多样性, 取主要植物种测定其链烷模式, 同时采集放牧小区优势蝗虫种亚洲小车蝗Oedaleus asiaticus的粪便, 测定其链烷模式, 运用链烷技术评价蝗虫的食性及其营养生态位。结果表明： 不同植物群落中优势牧草种类及其比例不同, 其链烷模式存在种间差异, 链烷技术可以评价亚洲小车蝗的食性。亚洲小车蝗的食性在不同植物群落及不同放牧压力下存在显著的差异, 在羊草和大针茅群落中, 亚洲小车蝗是禾草采食者, 主要采食羊草和糙隐子草Cleistogenes squarrosa, 且与绵羊的营养生态位重叠指数较低, 分别为0.0619和0.0172; 在小针茅群落中亚洲小车蝗是杂类草采食者, 主要采食无芒隐子草Cleistogenes songorica、 猪毛菜Salsola collina和小针茅, 且与绵羊的营养生态位重叠指数较高, 达到0.1815。因此, 放牧不仅改变了群落的植物种类组成, 而且直接影响了亚洲小车蝗的食物组成, 二者对食物资源利用存在一定程度的竞争。     

葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、序列分析及滞育相关表达

海藻糖-6-磷酸合成酶（trehalose-6-phosphate synthase, TPS）是昆虫海藻糖合成途径中的关键酶之一。本研究通过对葱蝇Delia antiqua海藻糖-6-磷酸合成酶基因的克隆、 序列分析及滞育相关表达的分析, 旨在证明该基因在能源合成以及抵御高温和低温环境方面发挥重要作用, 为进一步弄清葱蝇滞育分子机制提供理论依据。根据葱蝇抑制消减杂交文库中的EST序列信息, 设计特异性引物, 并通过RACE技术克隆了葱蝇海藻糖-6-磷酸合成酶基因全长cDNA, 命名为DaTPS1 （GenBank登录号： JX681124）, 其全长为2 904 bp, 开放阅读框2 448 bp, 编码815个氨基酸, 推测其相对分子质量为91.2 kD, 等电点为5.96。生物信息学分析表明, 该基因编码的氨基酸序列具有两个保守结构域, 与其他物种TPS具有较高的同源性, 其中和黑腹果蝇Drosophila melanogaster亲缘关系最近, 氨基酸序列一致性为92.1%; 其蛋白质三维结构有15条大的α螺旋和11股反向平行的β链折叠。RT-PCR分析表明, DaTPS1在葱蝇非滞育、 夏滞育和冬滞育期蛹中都有表达, 但是非滞育期各时期表达量基本没有变化, 而在夏滞育和冬滞育蛹的滞育前期表达量较高, 滞育保持期表达量较低, 滞育期后期表达量又有所升高。推断在葱蝇蛹夏滞育和冬滞育期前期, TPS1开始催化合成较多的海藻糖以提高滞育期抵御不良环境的能力, 滞育保持期蛹的新陈代谢降低, 所需能量较少, 所以TPS1处于低水平表达状态, 而滞育期结束后, 蛹生长发育逐渐恢复, 所需能量有所增加, TPS1的表达量再次升高。本研究对揭示昆虫TPS在能量代谢通路中的作用及昆虫滞育的分子机理具有一定的科学意义。     

T细胞的效应功能受有氧糖酵解的转录后调控

非增殖细胞将葡萄糖代谢为丙酮酸,进而进入线粒体的三羧酸循环,通过氧化磷酸化产生还原当量和ATP。然而,增殖细胞如激活的T细胞和癌细胞,它们进行糖酵解,在胞浆中将丙酮酸代谢为乳酸,有充足的氧气可以进行氧化磷酸化(OX-PHOS)。这一现象被称为Warburg效应。显然,后者在提供能量方面效率不如前者,提示这一过程可能有其他功能。之前有学者认为有氧糖酵解在增殖产生子细胞营养物质生物合成的过程中是必需的。但是氧化磷酸化转变为有氧糖酵解是T细胞激活而不是增殖的标志,所以作者希望探索有氧糖酵解对T细胞是否有增殖以外其他方面的功能。他们的研究成果发表在2013年6月6日在线出版的《细胞》(cell)杂志上。     

丛生盔形珊瑚共附生可培养真菌

海洋中蕴藏着目前尚无法估量的微生物未知种群和资源,在众多海洋生态系统中,珊瑚礁生态系统是海洋中物种多样性程度最高的生态类型,其中几乎生活着所有海洋生物的门类.随着海洋天然产物和海洋药物研究的不断深入,海洋共附生微生物,特别是热带珊礁无脊椎动物来源的共附生生物,引起了人们的广泛关注.珊瑚共附生真菌的研究可能揭示珊瑚的生存能力和健康状态,同时又是开发利用海洋真菌的重要种质资源.     

三角鲂和长春鳊肌肉营养成分分析与品质评价

用常规方法测定、分析了三角鲂(Megalobrama tarminalis)和长春鳊(Parabramis pekinensis肌肉中营养成分组成与含量.结果显示,三角鲂肌肉蛋白质、脂肪含量分别为18.19％和3.06％,长春鳊肌肉蛋白质、脂肪含量分别为19.38％和2.89％.三角鲂和长春鳊肌肉中均检测出18种氨基酸,其中包括了8种人体必需氨基酸.三角鲂肌肉中氨基酸总量为76.27％,其中,8种人体必需氨基酸含量为32.17％,占氨基酸总量的42.18％;长春鳊肌肉中氨基酸总量为77.60％,其中,8种人体必需氨基酸含量为31.70％,占氨基酸总量的40.85％.必需氨基酸的构成比例基本符合FAO/WHO的标准.三角鲂肌肉中限制性氨基酸主要为甲硫氨酸加胱氨酸,必需氨基酸指数为63.55,4种呈味氨基酸为氨基酸总量的32.81％;长春鳊肌肉中限制性氨基酸主要为色氨酸,必需氨基酸指数为66.81,4种呈味氨基酸为氨基酸总量的33.80％.脂肪酸中二十碳五烯酸(EPA)与二十二碳六烯酸(DHA)含量均较高,三角鲂为7.96％,长春鳊为3.11％.矿物元素比值合理.以上分析表明,三角鲂和长春鳊均为营养价值、经济价值都较高的优质鱼类,相比而言,三角鲂肌肉脂肪、脂肪酸含量和质量更优,而长春鳊肌肉在蛋白质、氨基酸组成与含量方面更优.