中华蜜蜂AcNPC2b的原核表达和鉴定

[目的]中华蜜蜂Apis cerana cerana(简称中蜂),其胞内胆固醇转运体AcNPC2a能够识别并结合几种微生物的细胞壁,AcNPC2存在于该蜂触角,参与嗅觉通讯,关于AcNPC2b的功能尚未见报道.[方法]通过对中华蜜蜂AcNPC2b基因进行原核表达,以纯化的重组蛋白免疫小鼠,制备多克隆抗血清;利用荧光定量PCR和免疫印迹检测AcNPC2b的转录活性及蛋白水平,通过微生物结合测定对AcNPC2b的功能进行探索.[结果]中蜂AcNPC2b含有信号肽和ML结构域,具有3个二硫键,与果蝇Drosophila melanogaster DmNPC2b聚为一个亚枝.荧光定量qRT-PCR检测发现,感染中蜂囊状幼虫病毒(Chinses sacbrood virus,简称CSBV)的幼虫体内AcNPC2b基因的表达呈现出先微弱下调再持续上调的趋势.获得了约16ku的重组蛋白AcNPC2b并制备了多克隆抗体,免疫印迹结果表明,中蜂AcNPC2b蛋白在工蜂头、胸与中肠中的表达量最高,触角、马氏管与脂肪体中次之.AcNPC2b蛋白在正常与感染CSBV病毒的中蜂幼虫中均有表达,且在感染CSBV的中蜂幼虫中有微弱上调.重组蛋白AcNPC2b微生物结合测定实验结果显示中蜂AcNPC2b重组蛋白均能与活的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、芽孢杆菌以及白僵菌结合.[结论]正常与感染CSBV病毒的中蜂幼虫体内AcNPC2b基因转录水平和AcNPC2b蛋白的表达含量存在差异,重组蛋白AcNPC2b具有识别并结合病原菌的能力,为后续深入研究AcNPC2b蛋白的分子功能奠定了一定理论基础.     

全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

家蚕微孢子虫孢壁蛋白与其发芽的相关性

为了研究孢壁蛋白与家蚕微孢子虫发芽（孢原质弹出）的相关性,我们采用碳酸钾诱导微孢子虫体外发芽结合密度梯度离心的方法（简称GDGC法）,收集纯化发芽后的孢子空壳（简称孢壳）,对发芽液、纯化的孢壳及成熟孢子的孢壁蛋白组分进行了分析。结果表明：GDGC法可以获得高纯度孢壳,计算出其密度为1．130g/cm^3;与发芽前成熟孢子提取的孢壁蛋白相比,空孢壳可以提取到主要孢壁蛋白SWP32、SWP30、SWP25,同时发现SWP32、SWP25丰度有所降低;结合碳酸钾发芽液的蛋白电泳分析,发现孢壳上丰度降低的SWP32在发芽液蛋白样品中存在,LC—MS／MS数据分析也发现SWP32、SWP30、SWP25在碳酸钾处理液中都有存在;而用碳酸钾溶液处理冷冻孢子时,未观察到发芽现象,电泳结果显示此时K2CO,溶液中只有SWP30条带,说明在碳酸钾溶液诱导的发芽过程中SWP32和SWP25从孢壳上脱落可能与发芽相关而不是被碱性的碳酸钾溶解下来的[动物学报54（6）：1068—1074,2008]。     

柞蚕核型多角体病毒(AnpeNPV)三地理株的全基因组比较分析揭示其遗传多样性

[目的]柞蚕核型多角体病毒(Antheraea pernyi nucleopolyhedroviruses,AnpeNPV)能引起柞蚕脓病大面积暴发.尽管之前已完成了两株核型多角体病毒的基因组测序,但基于比较基因组的方法调查AnpeNPV间的遗传变异研究则相对较少.[方法]为了研究AnpeNPV不同地理株系间的遗传多样性,我们测序了1株从中国河南省分离的柞蚕NPV(AnpeNPV-H)基因组,并和之前从辽宁省分离的2株柞蚕NPV(AnpeNPV-L和AnpeNPV-Z)进行了比较基因组学分析.[结果]AnpeNPV-H的全基因组大小为125 605 bp,总共预测了146个开放阅读框(ORF),包括95个功能注释蛋白和51个假定蛋白.我们发现这3株AnpeNPV间的基因组成非常相似.在这3个AnpeNPV株系间,有6个开放阅读框存在碱基变异而导致基因的变短.并鉴定超过200个单核苷酸多态性(single nucleotide variations,SNVs),其中85％位于蛋白编码区.同时,odv-e56,p94-like和egt3个基因的非同义突变较高,表明这3个蛋白质编码基因可能经历了正向选择或纯化选择.我们发现在这3株AnpeNPV间一些基因的氨基酸发生变异,例如编码膜蛋白的基因、抑制凋亡和蜕皮的基因及与DNA复制相关的DNA聚合酶和解旋酶等基因.最后,展示了3株AnpeNPV间遗传重组的证据.[结论]本研究揭示了AnpeNPV种内水平的变异和株系内基因组的动态结构.     

家蚕微孢子虫中小RNAs的全基因组鉴定与分析

【目的】家蚕Bombyx mori微粒子病是蚕业生产上的毁灭性病害,家蚕微孢子虫Nosema bombycis是该病的病原,可经卵垂直传播和经口水平传播。为了探索家蚕微孢子虫中对重复元件的抵御以及对基因转录调控的潜在方式,本研究拟在基因组水平上对该物种的小RNAs进行全面系统的分析,鉴定与转座子相关的小RNAs和潜在的miRNAs。【方法】从感染家蚕微孢子虫的家蚕中肠中提取总RNA,分离小片段RNA并反转录后,进行Solexa高通量测序。通过生物信息学方法对小RNAs进行分类及功能注释,鉴定起源于家蚕微孢子虫不同类型转座子的小RNAs,并对潜在的miRNA进行预测分析。【结果】家蚕微孢子虫小RNAs的长度主要是24和25 nt,其中大部分序列表现出5′末端的尿嘧啶偏好性。家蚕微孢子虫中存在丰富的与转座子相关联的小RNAs,并且与转座子标准序列匹配的反义小RNAs明显多于正义小RNAs。同时,鉴定获得了31个候选miRNAs,部分为Nosema属的其他孢子虫中所共有,暗示其在微孢子虫基因组进化上具有保守性。【结论】首次鉴定到家蚕微孢子虫的转座子相关性小RNAs,暗示小RNAs在家蚕微孢子虫基因组对转座子防御过程中起到作用,31个潜在的miRNAs为家蚕微孢子虫miRNAs的功能验证提供了后续靶标。     

原生动物基因组转座元件的研究进展

转座元件是一类广泛分布于真核生物的可移动的遗传因子, 可以引起基因重组和变异, 在物种进化及遗传改良中起着重要作用。针对近年来原生动物全基因组序列中大量发现的转座元件, 文章着重比较了转座元件在锥虫、利什曼虫、微孢子虫、变形虫和滴虫基因组序列中的存在种类、分布特征及其功能意义。原生动物转座元件以LINE 和SINE为主, 其次是DNA转座元件和LTR反转座元件, 部分转座元件在高A+T含量区富集, 预示着转座元件与基因组序列A+T含量有着紧密联系。根据不同种微孢子虫基因组之间转座元件的差异, 推测在微孢子虫基因组进化过程中, 至少经历了一次转座元件的丢失事件。最后对转座元件在原生动物寄生虫的进一步研究和应用作了展望。     

线粒体型蛋白frataxin在家蚕微孢子虫中的鉴定与分析

[目的]Frataxin是铁硫簇相关蛋白,在线粒体代谢中起着重要作用.分析家蚕微孢子中该蛋白的结构特征,系统进化关系以及在孢子体内的转录翻译活性.[方法]基于家蚕微孢子全基因组序列,同源序列搜索获得该基因序列.进行蛋白二级结构比较,近缘物种共线性特征分析及系统进化树构建.此外构建pGEX-4T-1-Nbfra原核重组表达载体,转化E coli BL21(DE3)进行目的蛋白表达纯化,以此为抗原免疫小鼠,制备抗体,并与家蚕微孢子总蛋白进行Western免疫杂交.[结果]Nbfra蛋白缺乏进入线粒体的信号序列,功能区缺乏部分α-螺旋;frataxin基因在不同微孢子基因组中的分布具有共线性特征,表明其在基因组进化中非常保守.系统进化分析显示微孢子形成独立进化支,并且与高等真核生物近缘,说明微孢子在进化地位上比其它原虫更加高等,支持了微孢子虫是真菌的姊妹枝的进化地位假说.[结论]免疫杂交结果表明Nbfra基因家蚕微孢子虫中能正常表达与翻译.本研究为微孢子的分类地位及线体假说提供了重要的补充依据.     

中蜂囊状幼虫病毒RdRp基因dsRNA干扰的研究

中蜂囊状幼虫病毒(Chinese sacbrood virus,CSBV)可以引起中蜂幼虫死亡,给中蜂的养殖造成严重的威胁。其RNA依赖的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRp)是病毒复制中必不可少的中心酶,控制着病毒的复制和翻译过程。本研究以CSBV RdRp基因为靶标,选取两个干扰区域RdRp-1和RdRp-2,并构建相应的dsRNA表达载体,获取dsRNA后进行RNAi实验,通过qRT-PCR检测CSBV RdRp基因的表达情况。实验结果显示:干扰片段RdRp-1不能显著下调RdRp基因的转录,而干扰片段RdRp-2可显著性下调RdRp表达并具有剂量依赖性,当添食2μg dsRdRp-2时,在72 h RdRp基因表达下调了85%,CSBV的衣壳蛋白VP1基因下调表达78%,幼虫死亡率降低60%,表明RdRp基因可以作为RNA干扰的靶标用于CSBV防治,本研究为后期在养蜂场进行蜜蜂病毒病的防治奠定了基础。     

CO2麻醉对中华蜜蜂处女蜂王卵巢发育的影响

【目的】明确中华蜜蜂Apis cerana cerana蜂王羽化后生殖系统的动态变化,探索CO₂麻醉对中华蜜蜂处女蜂王卵巢发育的影响。【方法】通过人工育王技术和蜂王的储存获取不同日龄的中华蜜蜂处女蜂王,观察蜂王羽化后生殖系统的形态,测定生殖系统各项形态学指标(体重、卵巢重、受精囊直径和卵巢管数目)。中华蜜蜂处女蜂王连续2 d(分别于5和6日龄时)接受不同浓度(50%, 75%与90%)CO₂麻醉8 min, 以及不同日龄处女蜂王接受75% CO₂麻醉1~3次(每次8 min),待蜂王发育至10日龄时,利用石蜡切片技术与HE染色法观察蜂王卵巢形态、测定蜂王卵巢重和蜂王卵巢最大卵母细胞长度,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)测定10日龄蜂王头部卵黄原蛋白基因(Vg)的相对表达量。【结果】中华蜜蜂蜂王的卵巢管数目与受精囊直径不会随着日龄发生明显的波动,但蜂王卵巢重在6-12日龄明显增加,之后将趋于稳定。与对照组(未接受CO₂麻醉处理)相比,50%, 75%与90% CO₂麻醉后中华蜜蜂蜂王卵巢重与最大卵母细胞长度均增加,并且头部Vg基因的相对表达量上调。其中CO₂浓度为75%,麻醉次数2次显著促进了中华蜜蜂蜂王的卵巢发育。【结论】中华蜜蜂蜂王羽化后卵巢会发生明显的发育变化,而CO2麻醉能加速卵巢的发育。     

两株不同地域的家蚕微孢子虫分离株的细胞侵染力 比较及遗传多样性分析

家蚕微孢子虫(Nosema bombycis)是蚕业生产上一种毁灭性病害—— 微粒子病的病原体。文章将安徽和重庆两地域来源的病原性家蚕微孢子虫分离株进行草地贪夜蛾Sf9细胞感染性检测, 结果显示二者对细胞的侵染能力存在显著差异。为进一步探讨不同家蚕微孢子虫分离株的种群多态性, 进行了孢子虫核糖体DNA序列的测定和系统聚类比较, 结果表明SSU rDNA(Small subunit ribosomal DNA)和ITS(Internal transcribed spacer)在不同地域的种群差异性并不显著。通过检索重庆株全基因组数据及其他地域株rDNA序列, 显示在家蚕微孢子虫rDNA元件的部分SSU rDNA结构复制子中存在MITE-like转座元件的插入, 表明家蚕微孢子虫rDNA结构的多样性。