华东地区黑果蝇自然群体同工酶遗传多态的研究

我们用标准垂直板聚丙烯酰胺凝胶电泳和水平板琼脂糖凝胶电泳技术检测了黑果蝇(D.virilis)在合肥、芜湖、九江、南昌、福州、泉州和常州7个自然群体中Est-α、Est-β、Amy、Acph和α-Gpdh 5个座位的遗传变异,发现Est-α、Est-β和Amy 3个座位是高度多态的,Acph、α-Gpdh两个座位则是单态的。根据这5个座位等位基因的频率,我们计算了群体间的遗传距离。综合何朝珍报道的宁波、杭州、南京和洪泽4个群体的结果和我们的结果,我们作出系统树并发现泉州、福州两群体和其他群体在基因频率的分布和遗传距离方面有显著差异;分析显示这种差异与群体间地理隔离有关。     

烟草水提物对果蝇寿命及有关基因转录的影响

探究烟草的水浸泡液对果蝇寿命与衰老情况的影响以及其中的分子机制。取羽化12 h内的新生W^1118系雄果蝇,分别培养于添加不同浓度烟草浸出液的培养基中处理,每日统计果蝇死亡情况;每7日提取对照组与最高浓度处理组果蝇全RNA,通过Real-time PCR检测过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)、去泛素化酶(Rpn11)和去乙酰化酶(Sirt6)等与寿命有关基因的表达水平变化。结果显示,烟草影响使雄果蝇寿命显著缩短,且影响随烟草提取液浓度增加影响逐渐增大;烟草影响下果蝇的抗氧化基因出现显著上调,泛素化调节基因与去乙酰化基因等表达水平的变化均出现显著改变。表明烟草对果蝇的寿命情况有不利影响,可能通过引起氧化胁迫导致果蝇早衰。     

piggyBac转座子AgoPLE1.1在黑腹果蝇种系 转化中的应用

【目的】通过检测黑腹果蝇Drosophila melanogaster中piggyBac (PB)转座子AgoPLE1.1的转化活性,明确AgoPLE1.1开发为昆虫转基因载体的潜力。【方法】构建AgoPLE1.1转座酶辅助质粒pAgoHsp和带有红色荧光标记的供体质粒pXLAgo-PUbDsRed,辅助质粒和供体质粒以170 ng/μL∶400 ng/μL, 90 ng/μL∶200 ng/μL和90 ng/μL∶100 ng/μL 3种不同的比例混合后分别注射新鲜的W¹¹¹⁸ 黑腹果蝇胚胎,筛选注射后代中的转基因黑腹果蝇个体;利用Southern杂交验证转基因黑腹果蝇中AgoPLE1.1转座子的插入拷贝数;利用染色体步移技术克隆AgoPLE1.1插入位点旁侧序列,明确AgoPLE1.1转座子的转座特征。【结果】AgoPLE1.1转座子在黑腹果蝇中具有转化活性,转基因频率为1.32%~1.94%。Southern杂交结果显示,AgoPLE1.1转座子在黑腹果蝇中至少有6个插入位点。染色体步移法克隆了其中4个位点,分别位于黑腹果蝇的3R, 3L, 2L和X染色体,并且AgoPLE1.1转座子在黑腹果蝇染色体中的整合带有供体质粒的骨架。【结论】PB转座子AgoPLE1.1仅可以在黑腹果蝇中以较低的频率进行非精确的剪切和转座,不具有开发为新型昆虫转基因载体的潜力。     

利用CRISPR/Cas9系统检测果蝇细胞中组蛋白甲基化修饰对20E信号传导的调控

【目的】利用CRISPR/Cas9基因敲除系统在黑腹果蝇Drosophila melanogaster细胞中筛选并检测组蛋白甲基化修饰对蜕皮激素20 羟基蜕皮酮(20-hydroxyecdysone, 20E)信号传导的调控。【方法】通过Flybase网站分析并总结黑腹果蝇组蛋白甲基转移酶及其修饰位点;将5个组蛋白甲基转移酶基因［trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg］的sgRNA插入到敲除载体pAc-sgRNA-Cas9骨架中并转染黑腹果蝇Kc细胞,利用TA克隆和测序鉴定突变位点。以Trr正调控20E初级应答基因Br-C的转录表达为阳性对照,利用qRT-PCR和Western blot检测该系统敲除靶基因的有效性;通过检测20E应答元件(20E response element, EcRE)双荧光素酶活性确定trr, Mes-4, ash1, Su(var)3-9和egg是否参与20E信号传导。【结果】果蝇组蛋白甲基化修饰主要发生在组蛋白H3的赖氨酸残基上,H3的精氨酸残基和组蛋白H4的甲基化修饰较少。trr敲除载体pAc-trr-sgRNA-Cas9转染Kc细胞后成功突变trr,降低H3K4三甲基化水平并阻断20E对其初级应答基因Br-C的转录诱导,证明该敲除系统的有效性。除trr之外,Mes-4和egg的敲除降低EcRE的双荧光素酶活性。【结论】插入靶标基因sgRNA序列的pAc-sgRNA-Cas9敲除载体在果蝇Kc细胞中可以有效快捷地突变靶基因。利用该敲除系统发现,除Trr之外,Mes-4和egg影响EcRE的活性而参与20E信号传导。本研究为昆虫细胞CRISPR/Cas9介导的基因敲除和组蛋白甲基化修饰调控20E信号传导的深入研究提供了理论依据与工作基础。     

谷氨酸钠摄入引起的果蝇肠道菌群多样性变化研究

谷氨酸钠(MSG),也称味精,是谷氨酸的钠盐,也是最丰富的天然存在的非必需氨基酸之一.MSG常作为一种增味剂被添加到食物中,但也有报道可引起哮喘、头痛甚至脑损伤.本文以黑腹果蝇作为材料,利用16S rDNA扩增子测序分析其肠道菌群对高MSG摄人的响应.结果发现饲喂MSG组果蝇相比对照组,其肠道的厚壁杆菌门 Firmicutes、芽孢杆菌纲 Bacilli、乳杆菌目 Lactobacillales、乳杆菌科 Lactobacillaceae、乳杆菌属Lactobacillus丰度显著升高.α多样性和β多样性分析也显示饲喂MSG组和对照组的微生物群落组成多样性存在显著差异.该研究证明,高MSG摄入能显著改变果蝇肠道菌群组成,为理解高MSG摄入对肠道菌群的影响提供更多的线索和依据.     

Gch在喋啶代谢通路中参与鱼类体色形成的研究

鸟苷三磷酸环化水解酶 (GTP cyclohydrolase,Gch)是具有GTP-cyclohydro结构域的蛋白酶,广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物中。哺乳动物和鸟类中只具有Gch1,硬骨鱼类和两栖动物中Gch1存在旁系同源的Gch2和Gch3,且功能存在差异。Gch是以鸟苷三磷酸为底物,最终形成四氢生物蝶呤(tetrahydrobiopterin,BH4)的限速酶,而BH4是芳香族氨基酸羟化酶必须的辅助因子,参与多种激素和神经递质的合成。Gch是催化各种蝶呤生物合成的起始步骤,例如皮肤色素、眼色素、甲氨蝶呤、叶黄酸和BH4等,在体内一系列生理病理过程中发挥重要作用。Gch的生理功能与BH4的生物合成有着不可分割的联系,作为BH4生物合成的唯一限速酶,其活性可作为神经元和色素细胞的发育指示物,也是研究色素形成和神经递质生物合成的重要标志。目前,Gch在肿瘤和心血管等疾病的发病机制方面已获得广泛关注和解析,而色素合成和体色调控的作用研究多集中在昆虫方面,在硬骨鱼类中较少。因此,本文将重点对Gch基因、蛋白质、功能以及在鱼类体色方面中的作用进行总结归纳,对深入分析Gch在鱼类体色形成中的作用及后期鱼类体色改良具有重要的指导意义。     

肠道细菌弗氏柠檬酸杆菌和产酸克雷伯氏菌对斑翅果蝇生长发育和物质代谢的影响

【目的】明确弗氏柠檬酸杆菌Citrobacter freundi和产酸克雷伯氏菌Klebsiella oxytoca两种肠道共生细菌对斑翅果蝇Drosophila suzukii生长发育和物质代谢的影响。【方法】以正常饲养条件下的斑翅果蝇、构建的斑翅果蝇无菌品系以及弗氏柠檬酸杆菌和产酸克雷伯氏菌单一共生菌感染的斑翅果蝇品系为材料,检测不同品系间斑翅果蝇的卵孵化率、3龄幼虫体重和化蛹率;测定不同斑翅果蝇品系3龄幼虫体内蛋白质、氨基酸、糖原和游离脂肪酸等代谢物的含量及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)的活力。【结果】正常饲养条件下的斑翅果蝇卵孵化率、3龄幼虫体重、化蛹率及3龄幼虫体内蛋白质的含量均高于其他斑翅果蝇品系,且无菌品系中的最低。弗氏柠檬酸杆菌和产酸克雷伯氏菌感染的斑翅果蝇品系3龄幼虫中的氨基酸和糖原含量均低于斑翅果蝇无菌品系和正常品系。弗氏柠檬酸杆菌感染斑翅果蝇品系3龄幼虫体内游离脂肪酸的含量较其他品系的也降到最低。弗氏柠檬酸杆菌和产酸克雷伯氏菌感染斑翅果蝇品系3龄幼虫体内POD活力显著高于无菌品系和正常品系,而CAT活力显著低于无菌品系。【结论】斑翅果蝇肠道中无肠道共生细菌时生长发育迟缓,在食物中分别添加弗氏柠檬酸杆菌和产酸克雷伯氏菌后可一定程度上促进斑翅果蝇的发育,这与添加肠道共生菌后斑翅果蝇体内代谢物的变化密切相关。     

果蝇肠道共生菌对宿主作用的研究进展

肠道共生菌是动物体内的重要组成部分,在宿主的生长发育和健康等方面发挥着重要作用,近年来已成为国内外的研究热点。果蝇作为研究肠道微生物菌群功能的优秀模型,在肠道共生菌与宿主关系研究方面已取得许多重要进展。在本文中,我们首先对果蝇肠道微生物的组成和特征作了总结,然后对果蝇肠道共生菌在其生长发育、营养与代谢、行为反应、寿命以及免疫与疾病方面的作用进行了综述,以期为研究人类肠道共生菌功能和肠道健康提供一定理论依据和新的思路。     

以黑腹果蝇为寄主的蝇蛹金小蜂生长发育、繁殖及功能反应研究

蝇蛹金小蜂是铃木氏果蝇和黑腹果蝇的重要天敌,本研究以黑腹果蝇为寄主,测定了蝇蛹金小蜂云南种群的生长发育、繁殖及寿命。并在6个寄主密度梯度条件下研究了其寄生功能反应。结果显示蝇蛹金小蜂从卵到雌、雄成蜂的平均发育历期分别为16.10 d和14.67 d,雌蜂平均寿命为49.76 d,平均产子代数为93.28头/雌,子代雌性比为55.76%。在黑腹果蝇蛹为5、10、15、20、25和30头的密度梯度下,蝇蛹金小蜂的寄生功能反应符合Holling Ⅱ模型,其方程为Na=0.6261 No/(1+0.0632 No)。理论最高寄生量为N_a_(max)=9.0171,实际最高寄生量为7.00头(寄主密度为20头),蝇蛹金小蜂的寄生搜寻效应随寄主密度的增加而降低。综上结果,采自杨梅的蝇蛹金小蜂以黑腹果蝇作为寄主时具有较高繁殖力,较强的寄主适合度,是铃木氏果蝇和黑腹果蝇有效的生物防治作用因子。     

黑腹果蝇头部响应高盐摄入的基因可变剪接分析

高盐摄入不仅会带来高血压、糖尿病、自身免疫病等风险,而且会对大脑产生负面影响。可变剪接(Alternative Splicing,AS)作为基因表达调控的重要方式,其导致单个基因编码多种蛋白质,大大增加基因组编码的蛋白质的多样性,参与几乎所有的生物学过程。但是,关于高盐摄入是否改变神经系统中基因的可变剪接事件目前还未报道。本文以黑腹果蝇作为材料,利用RNA测序分析其头部响应高盐摄入的基因可变剪接变化。结果发现高盐摄入改变黑腹果蝇头部信号转导、离子稳态、离子通道活性、离子转运和钙调蛋白结合等重要信号相关基因的可变剪接。进一步分析具体发生变化的基因的功能,发现它们在多个层面对神经系统功能的调控起着重要的作用。该研究证明高盐摄入改变神经系统重要基因的可变剪接,为理解高盐摄入对神经系统的影响提供更多的依据和线索。