基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及RNA编辑事件的鉴定

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time, SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和RNA编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr, Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的RNA编辑事件,再利用ANNOVAR软件对RNA编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对RNA编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次RNA编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的RNA编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的RNA编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中RNA编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和RNA编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;RNA编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;RNA编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。     

瓜氨酸对锯叶裂臀瓢虫成虫取食的干扰作用

【目的】为明确瓜氨酸对锯叶裂臀瓢虫Henosepilachna pusillanima(Mulsant)成虫取食的影响。【方法】本研究设置取食非选择性和取食选择性试验,用南瓜Cucurbita moschata Duchesne制作叶盘,将叶盘喷施20 mmol·L^(-1)和60 mmol·L(-1)和60 mmol·L^(-1)的瓜氨酸后,测定锯叶裂臀瓢虫雄虫和雌虫在24 h内的取食面积,并计算取食选择的百分率,以喷施去离子水的叶盘为对照。【结果】非选择性试验结果表明,不同处理的锯叶裂臀瓢虫雌虫的取食量均显著大于雄虫（P<0.05）。喷施20 mmol·L(-1)的瓜氨酸后,测定锯叶裂臀瓢虫雄虫和雌虫在24 h内的取食面积,并计算取食选择的百分率,以喷施去离子水的叶盘为对照。【结果】非选择性试验结果表明,不同处理的锯叶裂臀瓢虫雌虫的取食量均显著大于雄虫（P<0.05）。喷施20 mmol·L^(-1)和60 mmol·L(-1)和60 mmol·L^(-1)的瓜氨酸后,对雄虫和雌虫的取食具有显著的抑制作用（P<0.05）。喷施20 mmol·L(-1)的瓜氨酸后,对雄虫和雌虫的取食具有显著的抑制作用（P<0.05）。喷施20 mmol·L^(-1)和60 mmol·L(-1)和60 mmol·L^(-1)的瓜氨酸后雄虫的取食面积比对照（5.32 cm(-1)的瓜氨酸后雄虫的取食面积比对照（5.32 cm²）分别减少36.88%和49.33%,雌虫的取食面积则比对照（7.60 cm2）分别减少36.88%和49.33%,雌虫的取食面积则比对照（7.60 cm²）分别减少42.08%和53.36%。但雄虫和雌虫的取食量在两个瓜氨酸处理之间都没有显著差异。在选择性试验中,雄虫和雌虫明显偏好于取食对照叶盘。【结论】瓜氨酸对锯叶裂臀瓢虫成虫的取食具有抑制作用,这为该虫划圈行为机制的研究提供了新的思路和证据。     

一株嗜麦芽窄食单胞菌裂解性噬菌体的分离及生物学特性

【背景】嗜麦芽窄食单胞菌是一种广泛存在于医院和自然环境中的条件致病菌,其分离率与耐药率逐年增加。噬菌体是一类能特异性感染并杀灭细菌的病毒。【目的】分离一株新型嗜麦芽窄食单胞菌噬菌体,为临床嗜麦芽窄食单胞菌感染及防控提供补充手段。【方法】以临床分离的嗜麦芽窄食单胞菌为宿主菌,用点板法从医院污水中分离鉴定噬菌体;用双层平板法测定噬菌体效价及一步生长曲线等生物学特性;用透射电镜观察噬菌体形态;提取噬菌体基因组DNA进行全基因组测序,拼接噬菌体基因组并进行注释。【结果】分离到一株嗜麦芽窄食单胞菌裂解性噬菌体,命名为v B＿Sma S＿P11。该噬菌体感染宿主菌的潜伏期小于5 min,快速增殖60 min后达到平稳期,暴发量为100 PFU/cell。透射电镜观察该噬菌体为长尾噬菌体,具有典型的二十面体头和不可收缩的尾部。基因组测序结果表明,该噬菌体基因组全长44 600 bp,GC含量为63.7%,无抗生素耐受基因、毒力基因和t RNA,与NCBI数据库中所有已知嗜麦芽窄食单胞菌噬菌体相比同源性很低。基因组注释显示该噬菌体含有66个开放阅读框(open reading frame,ORF),其...     

一株鳢源鰤诺卡氏菌致病性与全基因组分析

【背景】鰤诺卡氏菌是一种典型的条件致病菌,感染鳢、鲈等多种名优鱼类,易造成存在机体损伤或免疫机能下降的鱼持续性感染,给水产养殖业造成了巨大损失。【目的】了解临床分离鳢源鰤诺卡氏菌对乌斑杂交鳢（斑鳢♀×乌鳢♂）的致病性,并从全基因组层面了解该病原菌的基因组和致病因子信息,为鰤诺卡氏菌后续病原学及鰤诺卡氏菌病防治技术和疫苗的开发研究提供有利的数据支撑。【方法】鰤诺卡氏菌NK201610020通过回归感染试验和发病鱼靶器官组织病理分析,了解鰤诺卡氏菌的毒力和病理特征。通过对试验菌进行全基因组测序和比较基因组学分析,挖掘该菌的基因组与毒力特征。【结果】回归感染试验结果显示,除1.5×10³组外,其余5个感染组致死率高达90%,LD₅₀为1.079×10³ CFU/mL,说明试验菌毒力较强。组织病理学观察到肝、脾、肾呈现严重的病理损伤,而且有肉芽肿结构形成。试验菌全基因组测序发现,全基因组大小为8294329bp,GC含量为68.10%,共预测到编码基因7812个。比较基因组学分析发现,不同地区不同宿主来源鰤诺卡氏菌在基因组基础特...     

患子宫内膜炎母猪产道致病菌谱分析及卟啉单胞菌的分离鉴定

【背景】子宫内膜炎是规模化养殖场母猪常患的生殖道疾病之一,对养殖业造成的经济损失较大,细菌感染是常见的病因之一,但具体病原及致病机制尚未完全明确。【目的】探究产道菌群对母猪子宫内膜炎的影响。【方法】采用第三代细菌16S rRNA基因全长高通量测序技术进行对比,研究健康和患有子宫内膜炎母猪产道菌群差异,并依据菌群分析结果对子宫内膜炎母猪产道分泌物进行细菌分离。建立荧光定量PCR计数方法测定母猪产道样品中的卟啉单胞菌数。【结果】健康和患子宫内膜炎母猪产道菌群的丰富度和多样性差异显著;与健康组母猪相比,患子宫内膜炎母猪产道菌群变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门相对丰度显著增加(P<0.05)。在属分类水平上,健康母猪产道的主要优势菌属为金黄杆菌属、芽孢杆菌属、毛螺菌属等,这些优势属在患子宫内膜炎母猪产道丰度降低,患子宫内膜炎母猪产道丰度最高的菌属为埃希氏菌属(Escherichia)、Rodentibacter和卟啉单胞菌属(Porphyromonas)。在种水平上,Porphyromonas somerae是患子宫内膜炎母猪产道的主要条件性致病菌。依据菌群分析结果,本研究从子宫内膜炎母猪产道分泌物中分离到一株卟啉单胞菌,经鉴定该菌16S rRNA基因与Porphyromonas somerae DSM 23386 strain JCM 13867(NR_113090.1)相似性达99.04%。荧光定量PCR计数方法测定,子宫内膜炎母猪产道卟啉单胞菌数量显著高于健康母猪(P<0.05),推测卟啉单胞菌与该批次母猪子宫内膜炎病因有关。【结论】本研究为子宫内膜炎母猪的病因和发病机制奠定基础,并为其治疗提供理论依据。     

红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体完整基因组测序及蝽亚科系统发育分析(半翅目: 蝽科)(英文)

【目的】本研究对红角辉蝽Carbula crassiventris和紫翅果蝽Carpocoris purpureipennis完整线粒体基因组测序,以探究蝽亚科(Pentatominae)线粒体基因组特征并重建其系统发育关系。【方法】使用Illumina MiSeq测序平台测定红角辉蝽和紫翅果蝽线粒体基因组全序列,并进行组装和注释。基于这2个种和其他30个蝽亚科分类单元线粒体基因组的13个蛋白质编码基因的第1和2位密码子以及2个rRNA基因的核苷酸序列,利用贝叶斯和最大似然法重建蝽亚科系统发育树。【结果】红角辉蝽和紫翅果蝽的线粒体基因组全长分别为15 824 和16 575 bp, 包含13个蛋白质编码基因、2个rRNA基因、22个tRNA基因和1个控制区。蝽亚科内线粒体基因组基因排列顺序保守且没有发现基因重排。此外,蝽亚科内的碱基组成、密码子使用和RNA结构均较为保守; 控制区重复序列拥有不同的长度、类型和拷贝数。基于贝叶斯法和最大似然法重建的系统发育树显示二星蝽族(Eysarcorini)、果蝽族(Carpocorini)、稻绿蝽族(Nezarini)和Antestiini构成一个稳定分枝。【结论】系统发育分析支持辉蝽属Carbula应属于二星蝽族,而果蝽属Carpocoris、斑须蝽属Dolycoris和珠蝽属Rubiconia同属于果蝽族。     

中国蛛缘蝽科物种DNA条形码研究(英文)

【目的】本研究旨在探讨DNA条形码对中国蛛缘蝽科(半翅目：缘蝽总科)物种界定的适用性。【方法】对中国蛛缘蝽科13属23种207个样本的线粒体COI基因DNA条形码序列进行扩增,并扩增稻缘蝽属Leptocorisa 3个物种的31条内转录间隔区1(ITS-1)序列作为辅助标记。使用MEGA 11软件计算种间和种内遗传距离(Kimura 2-parameter, K2P);采用邻接法(neighbor-joining, NJ)进行物种聚类分析;利用中介邻接网络算法构建单倍型网络图。【结果】基于线粒体COI DNA条形码序列得出测试的中国蛛缘蝽科所有23个种的种内平均K2P距离在2%以下,种间K2P距离在0.98%~23.98%之间(平均17.50%)。多数物种彼此能够被较好地分开,且支持率较高。其中,中稻缘蝽Leptocorisa chinensis和大稻缘蝽L. oratoria共享部分COI单倍型,造成COI条形码无法区分二者,可通过ITS-1序列在单倍型网络分析中将二者区分。【结论】本研究得出的中国蛛缘蝽科中绝大部分物种的DNA条形码数据分析结果与基于形态特征的分类单元一致。然而,对于其中亲缘关系极近的物种,单靠线粒体数据尤其是COI条形码序列无法进行准确界定,需引入其他DNA序列或其他类型数据进行区分。     

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。     

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。     

棉铃虫雌雄性腺转录组的比较分析

【目的】棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)是我国重要的农业害虫,生殖力强是其发生为害的内在生物学基础,而已知的与棉铃虫生殖相关的基因信息相对较少,本研究旨在筛选棉铃虫性腺发育的相关基因。【方法】通过高通量测序技术对棉铃虫成虫的卵巢和精巢进行转录组测序。【结果】共获得100 603条unigenes,平均长度为666.05 bp,其中N50为1 114 bp。经同源性比对,52 071条unigenes获得注释信息,其中注释到Nr数据库的序列最多。通过比较转录组分析发现,在棉铃虫精巢和卵巢中存在7 714个差异表达的基因（Differentially expressed genes,DEGs）,其中3 288个DEGs表达水平在卵巢中上调,4 426个DEGs在精巢中上调。差异基因富集结果涉及到生殖系统发育的相关通路有mTOR信号通路、卵母细胞减数分裂、促性腺激素释放激素信号通路和胰岛素信号通路等。同时筛选得到部分与性腺发育相关的基因,包括vitellogenin(Vg)、vitellogeninreceptor(Vg R)、chorion-relatedgene、testis-specific serine/threonine-protein kinase和spermatogenesis-associated protein等。选取其中12个DEGs用实时荧光定量检测其表达量,结果表明RT-qPCR与RNA-Seq的结果一致。【结论】本研究获得了棉铃虫雌雄性腺的转录组数据及主要性腺发育相关基因,将有助于丰富棉铃虫繁殖相关的基因资源,为进一步研究棉铃虫生殖调控机理提供基础数据。