有翅和无翅豌豆蚜中翅型分化信号通路相关微小RNA及其靶基因的表达差异

【目的】前期研究发现麦长管蚜Sitobion avenae孤雌蚜有翅和无翅个体中存在很多差异表达的微小RNA(microRNA, miRNA),本研究旨在进一步明确这些miRNA在豌豆蚜Acyrthosiphon pisum中发挥作用的发育阶段,探索miRNA调控孤雌蚜翅两型性分化的机制。【方法】选择在麦长管蚜有翅蚜和无翅蚜中显著差异表达,且靶基因为蜕皮激素、胰岛素信号通路及翅型发育关键基因的5个miRNA(Let-7,miR-92a, miR-92b, miR-92a-1-p5和miR-277),利用qPCR检测这些miRNA及其靶标基因在豌豆蚜3-4龄若蚜和成虫有翅和无翅个体中的表达谱;同时利用双荧光素酶活性检测法对上述miRNA的靶基因进行验证。【结果】表达谱分析发现,这5个miRNA在豌豆蚜成虫中表达量均高于其在若蚜中的表达量,而其预测的靶基因在4龄若蚜中的表达量均高于其在成虫中的表达量,表明miRNA对其靶基因的调控作用可能集中在成虫阶段。分析豌豆蚜有翅和无翅个体中5个miRNA的表达情况发现,在成虫有翅个体中5个miRNA的表达量均高于无翅个体中的,其中miR-277表达差异最显著,成虫有翅个体中的表达量是无翅个体中表达量的7.5倍;其次为Let-7,表达差异达3倍。而Let-7在3龄有翅若蚜和无翅若蚜中表达差异最显著,有翅个体中的表达量是无翅个体中的37.8倍;其次为miR-277,表达差异达7.6倍。比较5个miRNA与其靶基因在豌豆蚜3-4龄若蚜及成虫有翅和无翅个体中的表达发现,miRNA Let-7和miR-92b的表达趋势分别与其靶基因abrupt和Foxo的基本相反。荧光素酶活性检测结果显示,Let-7的真实靶标为abrupt,共转染Let-7模拟物后与对照相比,荧光素酶活性下降53%,达极显著水平。其他miRNA与靶标基因的互作不显著。【结论】首次发现miRNA对豌豆蚜孤雌蚜翅型分化相关基因的调控可能发生在成虫阶段。Let-7可能通过调控abrupt基因参与孤雌蚜翅型分化。该研究为进一步探索miRNA参与孤雌蚜翅两型性分化的机制奠定了基础。     

温度对桃蚜和萝卜蚜翅型分化的影响

采用恒温试验,自然变温试验和大田系绕调查相结合的研究方法,探讨了温度对桃蚜和萝卜蚜孤雌胎生型翅型分化的影响,结果表明低温有助于翅的发育,高温则对翅的发育有抑制作用,但低温对翅发育的促进作用在桃蚜中比在萝卜蚜中要强得多。在桃蚜中还证实母蚜体内的仔蚜胚胎期及仔蚜都可感受温度的作用从而对仔蚜的翅型分化产生影响。根据本文结果并综合文献中有关报道,作者认为在确定蚜虫翅型分化与环境因子的关系时,温度是一个不可忽略的重要因子。     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

麦长管蚜9个miRNA在不同发育阶段的表达

[目的]探讨麦长管蚜Sitobion avenae 9个微小RNA(microRNA,miRNA)在两翅型间不同发育阶段的表达模式,揭示其在蚜虫翅型分化中发挥作用的关键时期.[方法]RT-PCR克隆麦长管蚜内参基因U6的cDNA全长序列和9个miRNA,并利用qRT-PCR方法检测9个miRNA在有翅和无翅麦长管蚜不同...     

人类miR-146a-5p靶基因预测及生物信息学分析

微小RNA(miRNA)是疾病发生发展过程中的调节剂,但其在炎症反应、免疫应答,特别是肿瘤中的调控机制仍然未知.本研究先对人类miR-146a-5p进行定位,分析序列保守性,挖掘其在不同组织中表达特征;同时,将Targetscan7.1、miRDB、mirDIP和DIANA TOOLS数据库预测的人类miR-146a-...     

花生花斑种皮花青素生物合成相关miRNA及其靶基因鉴定与分析

花生在世界粮油食品中占有重要地位,其种皮颜色有白色、红色、紫色、粉红色及花斑等多种颜色,花斑种皮花生是其独特的成员之一,具有便于区分的优良性状。本研究以花斑种皮花生VG-02为研究材料,结果表明与花斑种皮颜色合成相关差异表达的miRNA富集的代谢途径有苯丙烷生物合成、类黄酮生物合成、异黄酮的生物合成、昼夜节律植物。miRNA测序结果中共筛选出86个差异表达miRNA,其中20个差异表达的miRNA与花生花斑种皮颜色合成相关。其中包括4个共同靶向花青素、类花青素和IFS2靶基因的miRNA,即miR₈、miR₅0、miR₅1和miR₂39;5个靶向花青素生物合成中结构基因的miRNA,即调控CHS靶基因的miR₃98-x,调控4CL靶基因的miR₄82-z,调控F3′H靶基因的miR₂66和miR₁82以及调控花青素3-O-葡萄糖苷-6靶基因的miR₅;1个靶向花青素生物合成调节基因的miRN...     

miR-29a靶基因预测及其相关生物信息学分析

目的:通过对miR-29a进行靶基因预测及相关生物信息学分析,为miR-29a靶基因的实验验证提供数据支持,以期为深入研究miR-29a的生物学功能和调控机制提供理论指导。方法:利用PubMed检索miR-29a相关文章,通过miRBase在线工具分析miR-29a序列。应用TargetScan及miRNAda两种计算方法预测miR-29a靶基因并取其交集作为分析的基因集合,分别进行基因本体(gene ontology,GO)中的分子功能和生物学过程以及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)生物通路富集分析。结果:(1)miR-29a序列在多物种间具有高度保守性。(2)两种方法预测miR-29a靶基因交集共191个。(3)miR-29a靶基因GO分子功能集中于转录因子活性、DNA结合和钙离子结合等(P0.05);miR-29a靶基因GO生物学过程集中于调控转录、细胞粘附、细胞增殖与凋亡等(P0.05);KEGG生物通路主要富集于PI3K-AKT信号通路、JAK-STAT信号通路、T细胞受体信号通路和胰岛素信号通路等信号转导通路,以及肺小细胞癌和子宫内膜癌等疾病通路(P0.05)。结论:miR-29a可能通过参与多个靶基因信号通路的调控,在机体的多种生理病理过程中发挥重要作用,是一个颇有研究价值的生物学靶标。     

Hsa-miR-10a-5p靶基因预测及生物信息学分析

利用生物信息学对miR-10a-5p的靶基因进行预测及相关分析,为miR-10a-5p靶基因的实验验证及其调控机制提供理论基础。通过miRBase获取并分析人、大鼠,小鼠等物种的miR-10a-5p的碱基序列特征;使用在线数据库Targetscan7.1,miRDB,mirDIP和DIANA TOOLS等预测miR-10a-5p的靶基因,并用Venny 2.1绘制韦恩图取交集。用在线工具DAVID对交集靶基因进行GO功能注释和KEGG pathway分析。结果表明miR-10a-5p成熟序列在各物种间高度保守。获得的79个靶基因在分子功能上主要涉及染色质结合,转录活性激活等,并显著富集于肝脏发育,脂肪组织发育等生物学过程,涉及cAMP信号通路,TNF信号通路及AMPK信号通路。miR-10a-5p通过调控靶基因参与了生命活动和疾病过程中多个方面,尤其生长发育和癌症过程,为进一步研究提供了生物学基础。     

MicroRNA通路中的关键因子Dicer-1和Argonaute-1对豌豆蚜免疫防御的影响

【目的】研究microRNA(miRNA)通路中两个关键组分Dicer-1和Argonaute-1(Ago-1)在豌豆蚜Acyrthosiphon pisum抵御细菌和真菌侵染中的作用,加深对豌豆蚜免疫防御系统的了解。【方法】用qRT-PCR检测细菌金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus和大肠杆菌Escherichia coli以及真菌球孢白僵菌Beauveria bassiana分别侵染后豌豆蚜成蚜体内Dicer-1和Ago-1的表达量;通过注射法利用RNAi技术对豌豆蚜成蚜Dicer-1和Ago-1进行沉默后,感染金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和球孢白僵菌,检测豌豆蚜体内细菌和真菌的增殖和统计豌豆蚜成蚜存活率。【结果】与0.85% NaCl溶液处理的对照组相比,金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和球孢白僵菌侵染豌豆蚜成蚜后,其体内Dicer-1和Ago-1的表达量发生了一定程度的上调。RNAi干扰Dicer-1后,感染金黄色葡萄球菌36 h时豌豆蚜成蚜中细菌菌落数显著高于对照组(注射dsLTA)的,但感染后7 d时的存活率与对照组无显著差异;感染大肠杆菌12和24 h时豌豆蚜成蚜体内的细菌菌落数均显著高于对照组的,但感染后7 d时的存活率显著低于对照组的;感染球孢白僵菌后6 d,豌豆蚜成蚜体内真菌孢子数显著高于对照组的,但感染后7 d时的存活率显著低于对照组的。RNAi敲降Ago-1后感染金黄色葡萄球菌,豌豆蚜成蚜体内细菌菌落数在36 h时显著高于对照组的,但感染后7 d时的存活率显著低于对照组的;感染大肠杆菌后,在24 h时豌豆蚜成蚜体内细菌菌落数显著高于对照组的,感染后7 d时的存活率略低于对照组的,但无显著差异;感染球孢白僵菌后6 d,豌豆蚜成蚜体内真菌孢子数显著高于对照组的,但感染后7 d时的存活率显著低于对照组的。【结论】豌豆蚜miRNA通路中的两个关键组分Dicer-1和Ago-1参与了豌豆蚜抵御细菌和真菌侵染的免疫防御反应,尤其在抵御真菌的防御反应中有重要作用。     

凡纳滨对虾低温差异表达miRNA的分析鉴定及靶基因的验证

为了解析miRNA及靶基因在凡纳滨对虾低温适应过程中的分子调控机制, 研究开展了凡纳滨对虾常温(28℃)及低温锻炼(16℃, 6d)下肝胰腺小RNA文库的测序和分析。从常温对虾的小RNA文库测序获得18—32 nt的高质量序列10690259条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 57条; 而从低温锻炼对虾的小RNA文库获得18—32 nt的高质量序列序列8587144条, 鉴定出已知的成熟miRNAs 48条。分析获得25个在低温锻炼下呈显著差异表达的miRNAs。运用qRT-PCR验证了3条低温下差异极显著的miRNAs的表达模式。结果显示, 3条miRNAs的表达模式与高通量测序结果基本一致。预测低温差异表达miRNAs的靶基因, 并与转录组分析获得的低温显著差异表达基因进行比对, 从二者重合的基因集中挑选出4个基因, 即nuclear export mediator factor Nemf-lik、synapse-associated protein、seleno proteins 以及DEAD-box RNA helicase Variant 1, 运用qRT-PCR验证其在不同条件低温锻炼凡纳滨对虾肝胰腺中的表达规律, 为解析miRNAs及其靶基因在对虾低温适应过程中的分子调控机制提供了基础数据。     

豌豆蚜基因组P450基因家族的分析

细胞色素P450在各种内源和外源物质代谢中起着非常重要的作用。利用豌豆蚜Acyrthosiphon pisum基因组mRNA和氨基酸数据库研究P450基因功能的进化规律。通过生物信息学方法对豌豆蚜全基因组P450进行分析, 结果显示: 在豌豆蚜基因组中发现69个P450基因, 它们分别属于13个P450家族和18个亚家族, 是一个典型的多基因家族。进一步将这些基因与豌豆蚜ESTs数据库进行了比对分析, 其中39个候选基因有EST证据, 证明了这些P450基因在转录水平的真实性。以氨基酸相似度大于60%为标准对豌豆蚜基因组中P450基因进行分组, 69个P450基因中, 除18个基因序列因差异太大, 不能被归入任何一组, 其余51个可归入10个组, 其中8个组(包含47条序列)适合于正选择和基因转换分析。正选择和基因转换分析结果表明: 仅有1个组(含9个基因)显著受到正选择压力作用, 正选择概率大于95%的氨基酸位点分别是20T和27N, 20T位于底物识别位点SRS1, 27N位于D. helix; 有3个组(包含8个基因）显示显著的基因转换事件。 参与基因转换的基因均为CYP4家族成员, 分别是CYP4C, CYP4G和CYP4V亚家族。 参与基因转换的成员之间的蛋白相似度较高（70％~95％）, 且XM_001944991与XM_001951794同存在于SCAFFOLD12542上, XM_001945510与XM_001944057同存在于SCAFFOLD7010上。这可能暗示豌豆蚜P450基因通过基因复制, 然后通过基因转换使P450获得新的功能, 以适应多变的生存环境。此外, 鉴定出20个不同的基序, 其中有5条基序在90％以上的基因中出现。