东方蜜蜂微孢子虫传染病学分析

东方蜜蜂微孢子虫病是一种由东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)引起的蜜蜂传染病,已经蔓延到全球。蜜蜂感染东方蜜蜂微孢子虫后会导致早衰、哺育能力下降、生产力和繁殖能力降低,严重时可直接导致蜂群瓦解。本文从传染病学角度出发,对近10年东方蜜蜂微孢子虫病原学、流行病学和防治方法等方面进行总结,以此提高对微孢子虫的认识,为微孢子虫防治提供新思路。     

蜜蜂微孢子虫在中国的自然种系构成初探

蜜蜂微孢子虫(Nosema apis及Nosema ceranae)是微孢子虫的典型代表之一,由它寄生蜜蜂所产生的疾病,称为蜜蜂微孢子虫病。通过目前国际上普遍使用的克隆16srRNA基因(16srDNA)的片段并测序的方法来进行蜜蜂微孢子虫在我国主要养蜂地区的分布情况。结果表明,在我国主要养蜂地区,造成大量西方蜜蜂患蜜蜂微孢子虫病的是东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae,至今为止未发现过去我们广泛认定的西方蜜蜂微孢子虫Nosema apis。     

蜜蜂及熊蜂微孢子虫rRNA基因研究

核糖体RNA(rRNA)是一种理想的进化计时器,已广泛地应用于研究微生物的系统发育和进化关系。蜜蜂和熊蜂都被微孢子虫感染,关于蜜蜂和熊蜂微孢子虫rRNA基因研究主要有rRNA基因序列的测定分析、二级结构的研究和用rRNA基因检测诊断微孢子虫等。这些对蜜蜂和熊蜂微孢子虫系统发育的研究和微孢子虫的防治等具有重要的推动作用。     

东方蜜蜂微孢子虫的SNP与InDel位点鉴定及分析

【目的】东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae是一种专性侵染成年蜜蜂中肠上皮细胞的单细胞真菌病原,广泛感染世界各地的蜂群。本研究拟利用已获得的东方蜜蜂微孢子虫纯净孢子的高质量转录组数据进行单核苷酸多态性（Single nucleotide polymorphism,SNP）和插入缺失（Insertion-Deletion,InDel）位点的鉴定和分析,旨在丰富东方蜜蜂微孢子虫的SNP和InDel信息,并为新型分子标记的开发提供基础。【方法】使用GATK软件识别东方蜜蜂微孢子虫的SNP和InDel位点。采用SnpEff软件预测变异位点发生的基因组区域及变异产生的影响。通过相关生物信息学软件分别将SNP和InDel位点所在基因分别比对GO和KEGG数据库,获得相应的功能和通路注释。【结果】共鉴定到28195个SNP位点,其中发生转换和颠换的SNP位点分别有21403和6792个;上述SNP位点的突变类型有12种,其中最丰富的突变类型为C/T;分布在CDS区的SNP位点最多,其次是基因间区、上游区、下游区和内含子区;最丰富的密码子突变类型是同义突变;SNP位点所在基因可注释到代谢进程、细胞组分和催化活性等43个GO条目以及代谢途径、核糖体和等次生代谢产物的生物合成等85条KEGG通路。共鉴定到2831个InDel位点,其中分布在基因间区InDel位点最多,分布在CDS区的InDel位点最少;最丰富的密码子突变类型是移码突变;InDel位点所在基因可注释到细胞进程、细胞和结合等38个GO条目以及代谢途径、次生代谢产物的生物合成及核糖体等73条KEGG通路。【结论】东方蜜蜂微孢子虫中存在大量的SNP和InDel位点,SNP位点的突变类型主要为转换,与其他物种类似;SNP与InDel位点的基因组功能元件分布规律和突变类型具有明显差异;SNP和InDel位点所在基因与东方蜜蜂微孢子虫适应宿主细胞内环境及病原增殖过程具有潜在关系。     

东方蜜蜂微孢子虫孢子中微小RNA的鉴定与分析

【目的】丰富东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的微小RNA(microRNA, miRNA)信息,并为深入探究miRNA在病原孢子和病原侵染中的功能提供理论和实验依据。【方法】基于已获得的small RNA-seq数据,利用生物信息学软件对东方蜜蜂微孢子虫的纯净孢子中的miRNA进行鉴定和分析。采用茎环反转录PCR(stem-loop RT-PCR)检测已鉴定的miRNA的表达;通过分子克隆与Sanger测序验证miRNA的序列。使用TargetFinder软件预测这些miRNA的靶基因,并对靶基因进行数据库注释。根据miRNA与靶基因的靶向结合关系构建调控网络,再利用Cytoscape软件进行可视化。【结果】在东方蜜蜂微孢子虫孢子中共鉴定到10个miRNA;这些miRNA的长度分布介于21~25 nt,首位碱基表现出U偏向性,每一位碱基的偏向性差异明显。Stem-loop RT-PCR检测结果表明这10个miRNA均真实表达;Sanger测序结果证实了随机选取的其中2个miRNA的序列真实性。共预测出249个靶基因,其中分别有249, 118, 136和3个靶基因可注释到Nr,Swiss-Prot, KOG和eggNOG数据库。此外,分别有134和71个靶基因可分别注释到GO数据库的30个功能条目和KEGG数据库的54条通路。【结论】本研究揭示了东方蜜蜂微孢子虫孢子中miRNA的存在和表达;这些miRNA通过调控潜在靶基因的表达参与孢子的生命活动。     

东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程的nce-miR-23928及其靶基因表达谱

【背景】东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)专性侵染成年蜜蜂中肠上皮细胞而导致的微孢子虫病给养蜂业造成严重损失。【目的】检测东方蜜蜂微孢子虫nce-miR-23928及其靶基因在侵染意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)工蜂过程的表达谱,为深入探究nce-miR-23928在东方蜜蜂微孢子虫侵染中的功能及调控机制提供依据。【方法】通过RNAhybrid、miRanda和TargetScan软件预测nce-miR-23928的靶基因。使用BLAST工具将上述靶基因比对到基因本体论(geneontology,GO)、京都基因和基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)、Nr和Swiss-Prot数据库以获得相应注释。采用实时荧光定量PCR(realtimequantitativePCR,RT-qPCR)技术检测nce-miR-23928及其靶基因在东方蜜蜂微孢子虫侵染意蜂工蜂过程中的相对表达量。【结果】相较于接种后1 d (1 day post infection, 1 dpi),nce-...     

东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程中nce-miR-10660及其靶基因表达谱

【目的】本研究旨在为探究nce-miR-10660调控东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染的作用机制提供理论和实验依据。【方法】采用Stem-loop RT-PCR对前期鉴定到的东方蜜蜂微孢子虫nce-miR-10660进行表达验证,再通过Sanger测序验证nce-miR-10660的序列。利用相关生物信息学软件预测和分析nce-miR-10660的靶基因。通过RT-qPCR检测nce-miR-10660及其靶基因在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程中中肠中的表达谱。【结果】Stem-loop RT-PCR和Sanger测序结果分别证实了nce-miR-10660在东方蜜蜂微孢子虫孢子中的表达和真实存在。靶向预测结果显示nce-miR-10660共靶向RRDRP和RCDP 42等9个基因;分别有2和6个靶基因可被分别注释到KEGG数据库中的4条通路和GO数据库中的23个条目。RT-qPCR结果显示,相较于东方蜜蜂微孢子虫侵染后1 d时意大利蜜蜂工蜂中肠中nce-miR-10660的表达量,东方蜜蜂微孢子虫侵染后2 d时意...     

转录组分析揭示东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂的分子机制

【目的】本研究旨在通过差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)分析以及毒力因子和其他侵染相关因子分析,在转录组水平揭示东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica的分子机制。【方法】基于前期已获得高质量的东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子(NcCK)及侵染意大利蜜蜂工蜂7和10 d的东方蜜蜂微孢子虫(分别为NcT1和NcT2)转录组数据,根据P≤0.05且|log₂(Fold change)|≥1的标准,通过比较分析筛选出NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组的DEG。通过相关生物信息学软件对上述DEG进行Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析。根据Nr和KEGG数据库注释信息和相关文献进行对东方蜜蜂微孢子虫的毒力因子和侵染相关因子的统计和分析。通过RT-qPCR验证转录组数据及DEG表达趋势。【结果】从NcCK vs NcT1, NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组分别鉴定出1 397, 1 ...     

东方蜜蜂微孢子虫基因的可变剪接及可变腺苷酸化解析

本研究旨在基于已获得的第三代纳米孔全长转录组数据对东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae基因的可变剪接(alternative splicing,AS)和可变多聚腺苷酸化(alternative polyadenylation,APA)进行分析.通过Astalavista软件鉴定东方蜜蜂微孢子虫基因的AS事件类型...     

东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂过程中nce-miR-12220及其靶基因的表达谱

东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae侵染成年蜜蜂导致蜜蜂微孢子虫病。本研究旨在验证东方蜜蜂微孢子虫nce-miR-12220的存在和表达,并检测nce-miR-12220及其靶基因在病原侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica (简称意蜂)工蜂过程的表达谱。Stem-loop RT-PCR和Sanger测序结果显示nce-miR-12220真实存在和表达。靶向预测结果显示nce-miR-12220共靶向KRAB-A和γ tubulin等15个基因。上述靶基因可注释到19个GO条目和3条KEGG通路。RT-qPCR结果显示,相较于接种后1 d (1 day post infection,1 dpi),nce-miR-12220在2 dpi上调表达,而在3-12 dpi阶段总体表现出显著下调表达的趋势。类似地,与1 dpi相比,靶基因KRAB-A在2 dpi上调表达,而在3-12 dpi阶段总体呈下调表达的趋势。另外,与1 dpi相比,靶基因γ tubulin在2-12 dpi阶段总体表现出显著下调表达的趋势。上述结果表明nce-miR-12220与KRAB-A和γ tubulin之间存在潜在的靶向结合和正向调控关系;东方蜜蜂微孢子虫通过下调表达nce-miR-12220抑制KRAB-A的表达进而促进增殖;意蜂工蜂可能通过抑制东方蜜蜂微孢子虫的γ tubulin表达抵御病原侵染。研究结果明确了nce-miR-12220及其靶基因KRAB-A和γ tubulin在东方蜜蜂微孢子虫侵染意蜂工蜂过程中的动态表达规律,为深入探究nce-miR-12220在病原侵染中的功能及调控机制提供了理论和实验依据。     

东方蜜蜂微孢子虫腺苷酸激酶的生物信息学与基因表达特征

本研究旨在解析东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的腺苷酸激酶（Adenylat kinase, ADK）NcADK的理化性质和分子特性,并检测NcADK基因在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程中的表达特征,以期丰富NcADK相关信息,并为进一步的功能研究提供依据。利用相关生物信息学软件预测和分析NcADK的理化性质、信号肽、磷酸化位点、二级结构和三级结构。使用MEME软件和Batch CD-Search工具分别预测东方蜜蜂微孢子虫和其它7种微孢子ADK蛋白的保守基序和保守结构域。通过Mega 11.0软件基于ADK氨基酸序列构建进化树。采用RT-qPCR检测东方蜜蜂微孢子虫侵染过程中NcADK的相对表达量。结果表明,NcADK的CDS含有540个核苷酸,可编码179个氨基酸;NcADK的分子量约为20.66 kDa,分子式为C903H1488N258O278S8,脂肪系数为100.61,平均亲水系数为-0.502,等电点为6.83,含29个负电荷氨基酸和29个正电荷氨基酸;NcADK可同时定位于细胞质、线粒体、细胞核、囊泡和过氧化物酶体;NcADK含20个磷酸化位点,不含典型的信号肽;NcADK含88个α-螺旋,24条延长链,17个β-转角,50个无规则卷曲,与模板A0A0F9WEU7.1.A之间的序列同源性为100%;在东方蜜蜂微孢子虫、东方赤孢子虫Hamiltosporidium tvaerminnensis、肠脑炎微孢子虫Encephalitozoon intestinalis、按蚊微孢子虫Anncaliia algerae和角膜条孢虫Vittaforma corneae ADK中均鉴定到1个相同的结构域和5个相同的保守基序;东方蜜蜂微孢子虫与蜜蜂微孢子虫Nosema apis的ADK在进化树上聚为一支。相较于接种后1 d（1 day post inoculation, 1 dpi）,NcADK的表达量在2 dpi上调但无显著差异(P>0.05）,在3 dpi 和4 dpi均显著上调（P>0.05）。研究结果明确了NcADK的理化性质和分子特性,并揭示NcADK是潜在的亲水性蛋白和胞内蛋白,不同微孢子虫的ADK具有较强的保守性,东方蜜蜂微孢子虫及其姐妹种蜜蜂微孢子虫的ADK具有高同源性,NcADK在3 dpi和4 dpi被激活表达。     

Host sharing by the honey bee parasites Lotmaria passim and Nosema ceranae

The trypanosome Lotmaria passim and the microsporidian Nosema ceranae are common parasites of the honey bee, Apis mellifera, intestine, but the nature of interactions between them is unknown. Here, we took advantage of naturally occurring infections and quantified infection loads of individual workers (N = 408) originating from three apiaries (four colonies per apiary) using PCR to test for interactions between these two parasites. For that purpose, we measured the frequency of single and double infections, estimated the parasite loads of single and double infections, and determined the type of correlation between both parasites in double infections. If interactions between both parasites are strong and antagonistic, single infections should be more frequent than double infections, double infections will have lower parasite loads than single infections, and double infections will present a negative correlation. Overall, a total of 88 workers were infected with N. ceranae, 53 with L. passim, and eight with both parasites. Although both parasites were found in all three apiaries, there were significant differences among apiaries in the proportions of infected bees. The data show no significant differences between the expected and observed frequencies of single‐ and double‐infected bees. While the infection loads of individual bees were significantly higher for L. passim compared to N. ceranae, there were no significant differences in infection loads between single‐ and double‐infected hosts for both parasites. These results suggest no strong interactions between the two parasites in honey bees, possibly due to spatial separation in the host. The significant positive correlation between L. passim and N. ceranae infection loads in double‐infected hosts therefore most likely results from differences among individual hosts rather than cooperation between parasites. Even if hosts are infected by multiple parasites, this does not necessarily imply that there are any significant interactions between them.     

虹鳟肝组织新转录本分析及基因结构优化

目的虹鳟热应激下肝RNA-seq数据中新转录本的分析及已注释基因结构优化。方法以虹鳟肝为材料提取总RNA,构建cDNA文库,并利用Illumina双端测序Hiseq 2500平台进行测序。运用Cufflinks软件对测序数据进行组装,将其与虹鳟参考基因组进行序列比对。结果发掘新转录本6555个,其中30个新转录本在热应激前后差异表达(P<0.05)。与GO数据库比对对新转录本进行功能注释,获得3097个新转录本的注释。与KEGG数据库比对,共有3617个新转录本注释到284条代谢通路中。对19 424个已注释基因的结构进行优化,延伸了14 719个基因的5′端和14 796个基因的3′端。结论通过对发掘的6555个新转录本分析,并对19 424个已注释基因结构优化,为虹鳟基因组注释信息的完善提供了有力的借鉴,并为进一步了解虹鳟热应激的机制提供更有力的理论基础。     

东方蜜蜂微孢子虫LCFAL 2基因的分子特性及系统进化分析

本研究旨在解析东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的长链脂肪酸辅酶A连接酶(long chain fatty acid COA ligase)基因LCFAL 2的分子特性,鉴定东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的LCFAL 2蛋白的保守基序和结构域并进行系统进化分析,以期丰富东方蜜蜂微孢子虫LCFAL 2的信息,为深入开展相关功能研究提供基础。通过Expasy网站上的相关软件预测和分析LCFAL 2的理化性质、跨膜螺旋域、信号肽、磷酸化位点、二级结构和三级结构。使用MEME软件预测东方蜜蜂微孢子虫和其他物种LCFAL 2蛋白的保守基序。采用TBtools软件预测东方蜜蜂微孢子虫和其他物种LCFAL 2的结构域。通过Mega 11.0软件构建东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的LCFAL 2的系统进化树。结果表明,东方蜜蜂微孢子虫LCFAL 2含有1 836个核苷酸,可编码611个氨基酸,分子式为C₃₁₄₅H₄₉₈₅N₈₁₃O₉₀₄S₂₃,分子量约为69.39 kDa,脂溶系数为96.8...     

Calcofluor White M2R与Sytox Green双重染色法鉴别蜜蜂微孢子虫

东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)是一种广泛寄生于东方蜜蜂Apis cerana,西方蜜蜂Apis mellifera和熊蜂Bombus Latreille上的寄生虫,对蜜蜂和熊蜂的危害较大,进而影响养蜂业的发展。本实验采用荧光染色试剂Calcofluor White M2R与核酸染料Sytox Green双重染法来鉴别蜜蜂或熊蜂体内的N.ceranae及孢子的存活状态。结果得出,在荧光显微镜下可见死孢子被染上黄绿色荧光,活的呈现蓝白色荧光,而寄主细胞、细菌、病毒等不被染色。这是一种快速有效鉴别N.ceranae及其死活的方法,从而判定蜜蜂或熊蜂体内的微孢子虫在是否具有侵染活性,对微孢子虫的研究及药物防治具有重要作用。     

Increased survival of the honey bee Apis mellifera infected with the microsporidian Nosema ceranae by effective gene silencing

This study examined the control of nosemosis caused by Nosema ceranae, one of the hard-to-control diseases of honey bees, using RNA interference (RNAi) technology. Double-stranded RNA (dsRNA) for RNAi application targeted the mitosome-related genes of N. ceranae. Among the various mitosome-related genes, NCER_100882, NCER_101456, NCER_100157, and NCER_100686 exhibited relatively low homologies with the orthologs of Apis mellifera. Four gene-specific dsRNAs were prepared against the target genes and applied to the infected A. mellifera to analyze Nosema proliferation and honey bee survival. Two dsRNAs specifics to NCER_101456 and NCER_100157 showed high inhibitory effects on spore production by exhibiting only 62% and 67%, respectively, compared with the control. In addition, these dsRNA treatments significantly rescued the honey bees from the fatal nosemosis. It was confirmed that the inhibition of Nosema spore proliferation and the increase in the survival rate of honey bees were resulted from a decrease in the expression level of each target gene by dsRNA treatment. However, dsRNA mixture treatment was no more effective than single treatments in the rescue from the nosemosis. It is expected that the four newly identified mitosome-related target genes in this study can be effectively used for nosemosis control using RNAi technology.     

东方蜜蜂微孢子虫一新型孢壁蛋白的基因克隆、 表达及亚细胞定位

【目的】微孢子虫(Microsporidia)孢壁在孢子构成及孢子侵染宿主过程中扮演重要的角色。本研究旨在鉴定获得的东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae新型孢壁蛋白,并进行基因克隆和原核表达,明确其亚细胞定位。【方法】通过在线软件对东方蜜蜂微孢子虫新型孢壁蛋白AAJ76_1400036761序列进行生物信息学分析。利用PCR法获取目的片段并将其克隆至原核表达载体pCold II中,利用IPTG诱导表达重组蛋白并通过镍柱亲和层析法纯化目的蛋白。以获得的重组蛋白为抗原免疫小鼠制备多克隆抗体,通过间接免疫荧光技术和免疫胶体金定位技术对该蛋白进行亚细胞定位分析;利用蛋白质免疫印迹法检测该蛋白与东方蜜蜂微孢子虫几丁质壳的互作。【结果】在MicrosporidiaDB数据库中获得AAJ76_1400036761基因序列,基因全长681 bp,编码226个氨基酸;预测等电点为6.84,分子量为26.19 kD。SDS-PAGE电泳和Western blot结果表明AAJ76_1400036761重组蛋白能够在大肠杆菌Eescherichia coli Rosetta中高量表达。Western blot结果表明,制备的多克隆抗体能够特异地识别东方蜜蜂微孢子虫总蛋白中的AAJ76_1400036761,说明其在成熟东方蜜蜂微孢子虫中有表达。亚细胞定位结果显示,AAJ76_1400036761定位于东方蜜蜂微孢子虫孢壁上。重组蛋白AAJ76_1400036761能够与蜜蜂微孢子虫的几丁质壳结合。【结论】AAJ76_1400036761蛋白在东方蜜蜂微孢子虫成熟孢子中有表达;该蛋白定位于东方蜜蜂微孢子虫孢壁上,为东方蜜蜂微孢子虫新的孢壁蛋白。本研究为深入研究该蛋白的生物学功能奠定了基础。     

Exposure of the wild bee Osmia bicornis to the honey bee pathogen Nosema ceranae

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