饥饿及紫外胁迫下中华蜜蜂免疫应答反应的转录组分析

论文摘要

昆虫作为地球上种类最多的动物类群,在生态系统上占据着十分重要的地位。昆虫在生长发育过程中会遭遇各种不利的非生物胁迫因子,如高温、低温、重金属、饥饿和紫外线辐射等。当其感受到逆境信号后通过信号传导过程调节细胞内抗逆蛋白的表达,调整自身行为或生理状态适应不利环境。本文以中华蜜蜂（Apis ceranacerana,简称中蜂）为实验对象,研究了饥饿胁迫及紫外线A（UltravioletA,UVA）胁迫不同时间对中蜂存活率、体重及血淋巴蛋白含量的影响,并利用RNA-seq技术,分别对中蜂响应饥饿胁迫及UVA胁迫的免疫应答机制进行深入研究。主要结果如下:1.中蜂经不同时间的饥饿胁迫后,存活率显著下降（P<0.05）;短时间饥饿胁迫（0-3 h）对中蜂体重无显著影响（P>0.05）,随着饥饿胁迫时间的延长（3 h以后）,中蜂的体重显著下降（P<0.05）。中蜂经不同时间的UVA胁迫后,存活率显著下降（P<0.05）;短时间胁迫（0-6 h）对中蜂体重无显著影响（P>0.05）;随着UVA胁迫时间的延长（6h以后）,中蜂的体重显著减轻（P<0.05）。2.中蜂经不同时间饥饿及UVA胁迫后,血淋巴蛋白含量均呈现先升高后下降的趋势,且处理组与对照组的血淋巴蛋白含量有显著性差异（P<0.05）。饥饿胁迫9h时,中蜂血淋巴蛋白含量最高,为76.58±0.60 g/L;UVA胁迫12h时,中蜂血淋巴蛋白含量最高,为93.56±2.71 g/L。3.通过对对照组、饥饿胁迫9 h及UVA胁迫12 h的中蜂进行转录组测序,共获得62.20 GB Clean data,9个样品的Clean data均达到6.65 GB,Q30碱基百分比全部不低于90%,GC含量均在40%左右,9个样品Clean reads 比对上的参考基因组的比例分别为 90.99%,91.14%,92.45%,89.54%,91.32%,92.84%,93.33%,91.14%,92.24%。4.采用DEseq2（以|log2FC|≥1且Qvalue<0.05作为筛选标准）对获得的数据进行差异表达分析:中蜂在饥饿胁迫过程中共筛选出543个差异表达基因,经GO 功能注释结果显示在 Biological Process、Molecular Function、Cellular Component这三大类中分别注释出298、317、321个,其中有102个差异表达基因富集在response to stimulus、58个基因富集到signaling、11个差异表达基因富集到immune system process。对差异表达基因进行KEGG pathway分析结果显示:富集到细胞免疫和体液免疫的差异表达基因绝大部分表现为上调趋势,表明中蜂的免疫系统被显著激活。5.中蜂在UVA胁迫过程中共筛选出585个差异表达基因,经GO功能注释结果显示在 Biological Process、Molecular Function、Cellular Component 这三大类中分别注释出320、337、354个,其中response to stimulus富集了 117个差异表达基因,signaling富集了 61个差异表达基因,immune system process富集了 15个差异表达基因,antioxidant activity富集7个差异表达基因。对差异表达基因进行KEGG pathway分析结果显示:在UVA胁迫下,富集到中蜂细胞免疫的部分差异表达基因表现为上调趋势,更多的表现为下调趋势。富集到体液免疫的差异表达基因绝大部分表现为上调趋势,表明中蜂的细胞免疫通路被部分激活,而体液免疫被显著激活。根据GO和KEGG结果显示,饥饿及UVA胁迫下中蜂的免疫应答反应被显著激活,适应环境的变化。6.两组处理组分别选取8个免疫基因,利用qRT-PCR对其进行验证,结果与RNA-seq一致,证明转录组数据可靠。

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摘要

Abstract

缩略词表

第1章前言

1.1 中华蜜蜂简介

1.2 昆虫免疫的研究进展

1.2.1 细胞免疫

1.2.2 体液免疫

1.2.3 抗菌肽

1.3 饥饿及紫外胁迫下昆虫免疫的研究进展

1.3.1 饥饿胁迫下昆虫免疫的研究进展

1.3.2 UV胁迫下昆虫免疫的研究进展

1.4 蜜蜂转录组的研究进展

1.5 研究目的及意义

第2章饥饿及紫外胁迫下对中华蜜蜂的存活率、体重及血淋巴蛋白质的影响

2.1 供试昆虫

2.2 主要试剂与仪器

2.3 实验设计

2.4 结果分析

2.4.1 饥饿及UVA胁迫下对中华蜜蜂存活率的影响

2.4.2 饥饿及紫外胁迫下中蜂体重的变化

2.4.3 饥饿及紫外胁迫下中蜂血淋巴蛋白的含量变化

2.5 小结与讨论

2.5.1 存活率

2.5.2 体重

2.5.3 血淋巴蛋白含量

第3章饥饿及UVA胁迫下中华蜜蜂的免疫反应的转录组分析

3.1 供试昆虫

3.2 实验仪器及试剂

3.3 研究方法

3.3.1 中华蜜蜂饲养及处理

3.3.2 总RNA的提取和质量检测

3.3.3 饥饿及紫外胁迫下中华蜜蜂的转录组测序

3.3.4 qRT-PCR检测

第4章研究结果分析

4.1 RNA的质量检测

4.2 测序数据质量评估

4.2.1 数据过滤统计

4.2.2 测序质量分布

4.2.3 测序碱基分布

4.2.4 Clean reads比对中蜂参考基因组

4.2.5 比对到参考基因组Reads比例

4.2.6 均一性分析

4.3 表达量分布统计结果分析

4.4 饥饿胁迫下中蜂差异表达基因分析

4.4.1 饥饿胁迫下差异表达基因的筛选

4.4.2 饥饿胁迫下差异表达基因的注释

4.4.3 饥饿胁迫下差异表达基因的GO功能富集分析

4.4.4 饥饿胁迫下差异表达基因的KEGG pathway富集分析

4.4.5 饥饿胁迫下免疫相关通路及其富集基因分析

4.4.6 荧光实时定量PCR对转录组数据的验证

4.5 UVA胁迫下中蜂差异表达基因分析

4.5.1 UVA胁迫下差异表达基因的筛选

4.5.2 UVA胁迫下差异表达基因注释

4.5.3 UVA胁迫下差异表达基因的GO功能富集分析

4.5.4 UVA胁迫下差异表达基因的KEGG pathway富集分析

4.5.5 UVA胁迫下免疫相关通路及其富集基因分析

4.5.6 荧光实时定量PCR对转录组数据的验证

4.6 讨论

4.6.1 饥饿胁迫中蜂的应激和防御反应

4.6.2 UVA胁迫中蜂的应激和防御反应

4.6.3 饥饿及UVA胁迫下中蜂相关的免疫通路

第5章结论

参考文献

附录

致谢

攻读硕士学位期间的研究成果

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 张杏

导师: 魏朝明

关键词: 饥饿,紫外线,中华蜜蜂,免疫,转录组

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 陕西师范大学

分类号: Q965

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.001192

总页数: 84

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饥饿及紫外胁迫下中华蜜蜂免疫应答反应的转录组分析

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