昆虫天然免疫相关基因研究进展

在长期进化过程中,昆虫形成了强大的天然免疫防御系统,即体液免疫和细胞免疫。体液免疫主要包括Toll、IMD和JAK/STAT 3条信号通路,通过信号转导及免疫途径调控免疫相关基因的表达,诱导产生抗菌肽和其他效应分子。细胞免疫由血细胞介导,主要完成对病原物的包裹、吞噬和集结等。近年来,昆虫基因组学快速发展,通过生物信息学等方法从昆虫基因组数据中已鉴定到大量免疫相关基因,对这些基因的研究加深了人们对昆虫天然免疫分子机制的认识和理解。根据基因功能,免疫相关基因分为识别、信号转导、调制器、效应分子、黑化反应、RNA干扰和其他基因等7类,这些基因通过互作来调控体液免疫和细胞免疫。本文对昆虫免疫相关基因的分类、功能及家族进化等方面的研究成果进行总结,并对今后昆虫免疫的研究重点进行了展望,以期为昆虫免疫分子机制的研究及开发新的害虫防治策略提供依据。     

两种书虱微卫星富集文库的构建及比较

利用链霉亲和素与生物素之间的强亲和性原理,将链霉亲和素偶联的磁珠与微卫星探针(AC)12、(TC)12、(ATC)8、(ATG)8、(AAC)8、(ATAC)6及(GATA)6退火结合后,再亲和捕捉含接头和微卫星序列的单链书虱基因组DNA限制性酶切目的片段,经PCR扩增形成双链后进行克隆、建库。结果表明本研究成功构建了嗜卷书虱和嗜虫书虱共13个微卫星富集文库,包括6个嗜卷书虱文库,7个嗜虫书虱文库,其平均阳性克隆率为71.17%。经检测发现共得到两种书虱260个微卫星位点。这两种书虱微卫星富集文库的建立和高多态性微卫星位点的筛选将为嗜卷书虱和嗜虫书虱的种群遗传与进化、基因连锁图谱构建、分子系统发育研究等提供大量分子遗传标记,对其在实仓中的持续控制提供遗传学信息。     

蜱螨线粒体基因组研究进展

蜱螨亚纲包括蜱类和螨类, 是节肢动物中物种多样性最高的类群之一。本文综述了当前已测序的28种蜱螨线粒体基因组的研究成果。概括起来, 蜱螨线粒体基因组具有以下特点： （1）大小变异显著, 其中柑橘全爪螨Panonychus citri线粒体基因组在目前已测节肢动物中最小（13 077 bp）; （2）一般碱基组成偏向A和T, 但6种蜱螨具有相反的GC-偏斜（正值）; （3）基因组的碱基组成及A+T富集区的位置、 长度和拷贝数等变异显著, 其中4种叶螨的A+T含量最高, 其A+T富集区在目前已测节肢动物中最短（44~57 bp）; （4）基因高度重排, 特别是真螨总目的种类, 但重排与高分类阶元无相关性; （5）真螨总目部分螨类的tRNA基因极度缩短, 不能形成经典的三叶草二级结构。作者建议要进一步测定更多蜱螨的线粒体基因组, 验证蜱螨非典型tRNA基因的生物学功能性, 分析蜱螨线粒体基因组的分子进化机制, 开展蜱螨线粒体转录组研究等。     

酰氯法合成甘氨酰-甘氨酰-缬氨酸三肽的实验研究

多肽的合成方法很多 ,传统的方法有混合酸酐法、活泼酯法和偶联试剂法 ,本文采用酰氯法 ,以L -缬氨酸为原料 ,经过酰化、氨解形成二肽 ,二肽再经过酰化、氨解最终形成三肽。通过对三肽样品的红外、核磁及高效液相等的鉴定说明该方法实验步骤简单 ,原料易得 ,收率很高 ,很适合于工业化生产 ,目前国内尚无文献报道     

基于线粒体基因组数据的扁甲系总科间系统发育关系分析

扁甲系是鞘翅目多食亚目中最大的一个类群,具有重要的经济意义.尽管扁甲系昆虫的单系性得到广泛支持,但7个总科间的系统进化关系仍存在不确定性.为此,本研究测定了锈赤扁谷盗和锯谷盗的线粒体基因组,并联合已测的67个扁甲系昆虫线粒体基因组,构建了扁甲系昆虫总科间的系统发育关系,并采用似然值检验对不同的树拓扑结构进行了评价.结果表明,锈赤扁谷盗全线粒体基因组的大小为15497 bp,编码13个蛋白质编码基因、22个转运RNA基因和2个核糖体RNA基因.锯谷盗接近全长的线粒体基因长为13588 bp,编码34个基因,缺少trnI, trnQ和trnM等3个转运RNA基因.锈赤扁谷盗和锯谷盗线粒体基因的基因含量、基因排序、碱基组成、密码子使用等特征,与大多数已测鞘翅目昆虫的线粒体基因组高度相似.基于3个线粒体基因数据集及3种树构建方法的系统发育分析结果表明,瓢虫总科、叶甲总科、象甲总科、拟步甲总科和郭公虫总科等5个类群均为单系性,而扁甲总科始终为并系.树拓扑结构检验结果表明,扁甲系总科间的系统发育关系为((郭公虫总科+瓢虫总科)+(拟步甲总科+(扁甲总科(叶甲总科+象甲总科)))).尽管线粒体数据集的构成及系统发育分析方法对树拓扑结构具有重要影响,但线粒体基因组数据在扁甲系昆虫系统与进化研究方面具有重要应用价值.     

基于新一代测序技术的昆虫转录组学研究进展

新一代测序技术具有快速、 高通量和低成本的特点, 为“组学”研究带来了新方法、 新方案, 正在深刻地改变着当前生物学的研究模式。近年来, 新一代测序技术极大促进了昆虫特别是无参考基因组信息昆虫的转录组学研究。自2008年至今, 采用新一代测序技术已对7个目的68种昆虫进行了转录组测序, 其中由我国学者完成了6个目的22种昆虫的转录组测序。目前, 昆虫转录组学研究主要集中在基因挖掘、 分子标记开发、 基因表达分析等方面, 为全面揭示昆虫生命活动中相关基因功能、 系统发生与进化以及昆虫与其他生物相互作用等奠定了基础。本文总结了当前昆虫转录组学研究的已有成果, 分析了其今后的发展趋势, 讨论了采用新一代测序技术开展昆虫转录组学研究中存在的诸如研究对象相对局限、 测序准确性不够高等不足, 并指出开展昆虫转录组学研究时需充分思考所要回答的科学问题, 选择合适的研究策略, 评估性价比, 以及开发转录组信息高效利用的方法等。作者建议未来的研究方向侧重于： （1）大规模开展基于新一代测序技术的昆虫转录组学研究, 特别是对其他目以及独特生态环境中的代表性昆虫应予以重点关注; （2）开发昆虫转录组数据存储及分析的软硬件; （3）合理利用新一代测序技术研究昆虫转录组并充分挖掘已测昆虫转录组中的遗传信息。     

栖息于青藏高原不同海拔环境的两种草原毛虫miRNA转录组的比较分析

有关动物适应异质性海拔环境的研究,已在表型、解剖学、生理学、基因组学和转录组学等方面广泛开展,但是很少关注小RNA(micro RNAs或miRNAs)的生态适应性功能.草原毛虫是青藏高原高寒草地的重要害虫,并对不同海拔环境产生了良好的适应性.为此,本研究以两种栖息于青藏高原不同海拔环境的黄斑草原毛虫和门源草原毛虫为研究对象,基于Illumina Hi Seq技术对这两种草原毛虫的miRNA转录组进行了高通量测序.结果表明,两种草原毛虫中共鉴定到109个成熟miRNAs,其中47个为保守miRNAs.在所有miRNAs种,共有9个miRNAs的表达水平在两种草原毛虫间存在显著差异性.对这9个差异性表达的miRNAs采用实时荧光定量PCR进行验证,发现8个基因的表达水平与高通量测序结果完全一致.功能分析表明,差异性表达的miRNAs共预测到93个靶基因.这些靶基因主要富集到脂、核酸和维生素等代谢或衰老相关的GO条目,并与代谢、抗寒和低氧等KEGG通路相关(如AMPK信号通路、Wnt信号通路和m TOR信号通路).这些研究表明,miRNAs在草原毛虫对异质性海拔环境的适应性进化过程中具有重要作用.该研究加深了对青藏高原特有昆虫适应高海拔环境的遗传基础的理解.