中华蜜蜂PLA2基因的生物信息学分析及响应高温胁迫的表达模式

磷脂酶A2 (PLA2)对细胞膜流动性、膜蛋白活性等细胞生理功能有重要调节作用。高温等环境压力对细胞的生理代谢有较大的影响,其在生物体抗逆过程中的调控作用一直备受关注。本研究以中华蜜蜂Hymenoptera: Apidae: Apis cerana cerana PLA2基因序列为基础,对其蛋白结构进行预测,分析该基因在不同温度和高温不同胁迫时间下的表达差异,以揭示该基因在中华蜜蜂抗高温过程中的生理功能。结果显示,中华蜜蜂PLA2基因包含745 bp的开放阅读框,编码169个氨基酸,蛋白分子量为19.3 kDa,无跨膜结构,不属于膜蛋白。氨基酸同源序列比对结果显示,中华蜜蜂PLA2序列与蜜蜂科昆虫的相似性最高,与其他膜翅目昆虫的相似性存在差异。qRT-PCR结果显示,PLA2在35℃、40℃和45℃处理下的表达量较高,较高的温度能诱导该基因表达的增加。同时,PLA2的表达受高温胁迫时间的影响,较长时间的高温胁迫导致PLA2基因的表达增加。本研究结果表明PLA2在中华蜜蜂应对高温胁迫时发挥重要生理功能。     

大蜡螟触角转录组及嗅觉相关基因分析

【目的】大蜡螟Galleria mellonella Linnaeus是世界范围内蜂群中普遍存在的害虫,给世界养蜂业带来了巨大的危害。本研究旨在建立大蜡螟触角转录组数据库,挖掘大蜡螟嗅觉相关基因,为今后利用嗅觉基因靶标防治大蜡螟提供分子生物学信息数据。【方法】利用高通量测序平台(Illumina HiSeqTM 2500)对大蜡螟触角进行转录组测序和组装,通过筛选转录组数据库,鉴定出嗅觉相关基因。【结果】成功构建了大蜡螟触角转录组,经序列拼接获得188 278条unigenes,平均长度为781 bp,N50为1 161 bp。使用BLAST软件将大蜡螟触角unigenes序列与7大公共数据库比对,共注释到108 047条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为78 746条,占41.82%,且NR注释的大蜡螟unigenes中与家蚕Bombyx mori类似基因最多,为18.4%。将unigenes与GO数据库比对发现,共有69 794条unigenes注释到GO数据库中,按照其所参与的生物过程、细胞组分和分子功能对其进行GO功能分类,共含有55个亚类,其中参与结合和催化功能及代谢过程的unigenes比例较大;KEGG代谢途径分析表明,14699条unigenes形成231条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多,为2 401条,占16.33%。进一步基因注释分析,鉴定得到226个候选嗅觉相关基因,包括52个气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)基因,36个化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)基因,80个气味受体(Odorant receptors,ORs)基因,56个离子型受体(Ionotropic receptors,IRs)基因和2个感觉神经元膜蛋白(Sensory neuron membrane proteins,SNMPs)基因;通过比较雌、雄大蜡螟转录组鉴定出114个差异表达基因,包括5个嗅觉相关基因(OBP8、OBP17、CSP3、CSP34和OR15);114个差异表达基因中,66个基因在雌蛾触角中高表达,48个基因在雄蛾触角中高表达。【结论】本研究获得了大蜡螟触角转录组数据,并鉴定出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究大蜡螟的基因功能及嗅觉感受机制奠定分子基础。     

中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位分析

为研究中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位,利用实时荧光定量PCR和Western blot技术检测气味受体AcerOR57 mRNA及蛋白在1日龄工蜂和雄蜂、采集蜂及性成熟雄蜂各部位(触角、头、胸、腹和足)的相对表达量;通过免疫组织化学技术检测该基因受体蛋白在中华蜜蜂触角中的表达定位。结果表明:AcerOR57转录本在1日龄工蜂和采集蜂,1日龄雄蜂和性成熟雄蜂各部位均有表达,但表达程度不一:在1日龄工蜂、采集蜂的触角和1日龄雄蜂、性成熟雄蜂的头部中高丰度表达,均极显著高于其它部位(P0.01);Western blot结果显示,AcerOR57受体蛋白在1日龄工蜂和采集蜂触角中的表达量高于其它部位,这与荧光定量PCR结果相一致;但该蛋白在1日龄雄蜂和性成熟雄蜂的触角和头部表达均不明显,与mRNA水平表达结果相反;免疫组化结果显示,AcerOR57在工蜂和雄蜂触角的毛形感器、板形感器和锥形感器中表达。在1日龄工蜂和性成熟雄蜂中,毛形感器所占的比例大于板形感器,说明其主要在毛形感器中表达;在1日龄雄蜂和采集蜂中,板形感器的表达量比毛形感器表达量多,说明其主要在板形感器中表达;除采集蜂外,其它样本中均发现少量锥形感器的表达。推测AcerOR57可能在探测外界气味分子中发挥一定的作用,这为进一步研究气味受体的功能提供了理论依据。     

基于代谢组方法筛选蜜蜂副伤寒相关差异代谢物的研究

[目的]蜜蜂副伤寒是西方蜜蜂Apis mellifera越冬期的主要易感疾病.本研究旨在探究蜜蜂副伤寒疾病相关的代谢物和代谢通路.[方法]以越冬末期的西方蜜蜂为研究对象,利用基于高效液相质谱联用的非靶向代谢组学方法检测副伤寒患病群和正常越冬群工蜂肠道中代谢物的变化.[结果]蜜蜂副伤寒患病个体和正常蜜蜂个体在正、负离子模式下分别获得626个和518个差异代谢物,在正、负离子模式下最显著差异的10种代谢物中筛选到镰刀菌氧萘满酮、奎尼丁、褪黑素、去氧紫草素等与蜜蜂物质代谢障碍、细胞凋亡和抗氧化应激相关的差异代谢物.此外,差异代谢物显著富集于与氨基酸代谢密切相关的氨酰-tRNA合成、蛋白质消化吸收、谷胱甘肽代谢、矿物质代谢、多种氨基酸代谢等7个代谢通路.[结论]蜜蜂患副伤寒后肠道中代谢物水平发生显著变化,其中氨基酸和蛋白质的代谢异常可能是蜜蜂副伤寒发病的主要原因.     

p38 MAPK基因在西方蜜蜂越冬期表达模式的研究

[目的]p38 MAPK基因在昆虫的低温响应机制中发挥着重要作用,本研究旨在探究p38 MAPK基因在西方蜜蜂Apis mellifera越冬期内表达规律.[方法]本研究对西方蜜蜂p38 MAPK蛋白序列进行生物信息学分析,并利用荧光定量PCR技术检测该基因在意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica、欧洲黑蜂Apis mellifera mellifera、高加索蜂Apis mellifera caucasica和卡尼鄂拉蜂Apis mellifera carnica于不同越冬时期和不同越冬方式下体内的表达量.[结果]西方蜜蜂38 MAPK包含1083 bp的开放阅读框区域,编码360个氨基酸,包含TGY双磷酸化三肽模体序列和磷酸化激活环序列.p38 MAPK在蜜蜂所有组织中均有表达,分别在胸部和腹部处于最高和最低表达丰度.38 MAPK mRNA在不同蜂种不同越冬时期的表达量存在显著差异,4个蜂种于室外越冬时p38 MAPK的表达量均显著高于室内越冬(P＜0.05);随着蜜蜂越冬持续时间的延长,意大利蜜蜂和欧洲黑蜂不同越冬方式下体内p38 MAPK的表达均呈现先上升后下降的表达趋势,高加索蜂在室外与室内越冬时体内该基因的表达量均表现出持续上升的表达趋势,该基因在卡尼鄂拉蜂中的表达趋势与其他3个蜂种呈现一定差异,卡尼鄂拉蜂p38 MAPK在室内越冬方式下表达量保持恒定,但在室外越冬方式下表现出先下降后上升的表达趋势;比较室外越冬情况下4个蜂种于不同越冬时期体内38 MAPK表达量后发现,除在次年的1月外,其他越冬时期4个蜂种体内p38 MAPK的表达量均存在显著差异(P＜0.05).[结论]p38 MAPK基因在西方蜜蜂越冬期内发挥着重要的生理功能,p38 MAPK信号通路可作为蜜蜂抗寒机制研究的候选信号通路.