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        傘裙追寄蠅滯育關(guān)聯(lián)基因的轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析

        2020-10-15 12:08:56韓海斌徐林波高書(shū)晶岳方正劉愛(ài)萍
        昆蟲(chóng)學(xué)報(bào) 2020年8期
        關(guān)鍵詞:關(guān)聯(lián)差異

        張 博, 韓海斌, 徐林波, 高書(shū)晶, 甘 霖, 岳方正, 劉愛(ài)萍,*

        (1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所, 呼和浩特 100010; 2.阿拉善盟科技信息研究所, 內(nèi)蒙古阿拉善 750399;3.國(guó)家林業(yè)和草原局森林和草原病蟲(chóng)害防治總站, 沈陽(yáng) 110034)

        傘裙追寄蠅Exoristacivilis是一種牧草優(yōu)勢(shì)寄生性天敵,隸屬于雙翅目(Diptera)寄蠅科(Tachinidae),能夠?qū)φ诚x(chóng)Mythimnaseparata、草地螟Loxostegesticticalis、草地貪夜蛾Spodopterafrugiperda等多種牧草害蟲(chóng)起到有效的防控作用(王建梅等, 2013, 2015)。昆蟲(chóng)滯育是一種生理過(guò)程,其特征在于行為修飾、代謝抑制以及增強(qiáng)的脅迫耐受性(King and Macrae, 2015)。近年來(lái),關(guān)于傘裙追寄蠅滯育類(lèi)型、滯育溫光周期的誘導(dǎo)以及滯育關(guān)聯(lián)蛋白的研究取得了一定的成果(韓海斌等, 2018; 姜珊, 2018),為揭示其滯育的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

        新一代測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn),極大促進(jìn)了昆蟲(chóng)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究(張棋麟和袁明龍, 2013)。目前利用高通量技術(shù)對(duì)雙翅目昆蟲(chóng)的滯育研究也取得了一定的進(jìn)展,利用高通量技術(shù)發(fā)現(xiàn)了在柑橘大實(shí)蠅Bactroceraminax滯育調(diào)控的相關(guān)研究中篩選出12個(gè)顯著上調(diào)和6個(gè)顯著下調(diào)的滯育關(guān)聯(lián)基因以及重要的滯育關(guān)聯(lián)蛋白hsp23, hsp70和hsp90(Luetal., 2014; Wangetal., 2019)。張倩等(2019)利用iTRAQ技術(shù)篩選淡色庫(kù)蚊Culexpipienspallens越冬后期和滯育期的差異表達(dá)蛋白,共鑒定出244個(gè)差異表達(dá)蛋白,包括126個(gè)上調(diào)蛋白和118個(gè)下調(diào)蛋白,這些差異表達(dá)蛋白的功能與脂質(zhì)代謝、細(xì)胞骨架重塑、碳水化合物代謝等有關(guān)。

        目前,調(diào)控傘裙追寄蠅滯育的分子調(diào)控機(jī)制仍然不完全明確。為此,本研究對(duì)傘裙追寄蠅正常發(fā)育及滯育的蛹進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,對(duì)篩選出的滯育關(guān)聯(lián)基因進(jìn)行KEGG通路富集分析,了解滯育關(guān)聯(lián)基因主要參與的代謝途徑和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制,為進(jìn)一步研究傘裙追寄蠅的滯育調(diào)控基因以及分子機(jī)理奠定基礎(chǔ),并為通過(guò)遺傳信息研發(fā)滯育劑、滯育解除劑,從而實(shí)現(xiàn)人工調(diào)控傘裙追寄蠅等天敵昆蟲(chóng)的壽命,實(shí)現(xiàn)在田間精準(zhǔn)釋放,發(fā)揮生物防治的最佳效果提供科學(xué)依據(jù)。

        1 材料與方法

        1.1 供試?yán)ハx(chóng)及滯育誘導(dǎo)

        傘裙追寄蠅蛹為中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所實(shí)驗(yàn)室所飼養(yǎng)。將正常發(fā)育的非滯育蛹在25℃±1℃室溫條件下培養(yǎng)1 d,經(jīng)用液氮處理后放入-80℃冰箱保存?zhèn)溆茫粚⒄0l(fā)育的非滯育蛹置于人工氣候箱內(nèi),在溫度11±1℃、相對(duì)濕度70%±10%、光周期8L∶16D的條件下,經(jīng)過(guò)40 d誘導(dǎo)可獲得滯育態(tài)蛹(姜珊, 2018),40 d后選取重量與正常發(fā)育非滯育蛹一致的存活滯育蛹,經(jīng)用液氮處理后放入-80℃冰箱保存?zhèn)溆谩H缓?,將備用的傘裙追寄蠅正常發(fā)育非滯育蛹和滯育蛹進(jìn)行RNA樣品檢測(cè),主要方法為:(1)瓊脂糖凝膠電泳分析RNA降解程度以及是否有污染;(2)NanoDrop檢測(cè)RNA的純度(OD260/OD280比值);(3)Qubit對(duì)RNA濃度進(jìn)行精確定量;(4)Agilent 2100精確檢測(cè)RNA的完整性。

        1.2 轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和組裝

        傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序工作由北京諾禾致源科技股份有限公司完成。測(cè)序進(jìn)行3個(gè)生物學(xué)重復(fù),每個(gè)生物學(xué)重復(fù)以4頭蛹為樣本,兩種蛹共構(gòu)建6個(gè)文庫(kù)。樣品檢測(cè)合格后,用帶有Oligo(dT)的磁珠富集真核生物mRNA。隨后加入fragmentation buffer將mRNA打斷成短片段,以mRNA為模板,用六堿基隨機(jī)引物(random hexamers)合成cDNA第1鏈,然后加入緩沖液,再加純化的雙鏈cDNA。純化的雙鏈cDNA先進(jìn)行末端修復(fù)、加A尾并連接測(cè)序接頭,再進(jìn)行片段大小選擇。最后進(jìn)行PCR擴(kuò)增,得到最終的文庫(kù)。文庫(kù)構(gòu)建完成后,先使用Qubit2.0進(jìn)行初步定量,稀釋文庫(kù)至1.5 ng/μL,隨后使用Agilent 2100對(duì)文庫(kù)的insert size進(jìn)行檢測(cè),insert size符合預(yù)期后,使用Q-PCR方法對(duì)文庫(kù)的有效濃度進(jìn)行準(zhǔn)確定量(文庫(kù)有效濃度>2 nmol/L),以保證文庫(kù)質(zhì)量。庫(kù)檢合格后,把不同文庫(kù)按照有效濃度及目標(biāo)下機(jī)數(shù)據(jù)量的需求pooling后進(jìn)行高通量測(cè)序。測(cè)序完成后,高通量測(cè)序(Illumina HiSeqTM2000)得到的原始圖像數(shù)據(jù)文件經(jīng)堿基識(shí)別(base calling)分析轉(zhuǎn)化為原始測(cè)序序列,然后進(jìn)行測(cè)序錯(cuò)誤率分布檢查,獲得高質(zhì)量的序列(clean reads)后,采用Trinity軟件對(duì)clean reads進(jìn)行拼接,Corset參差聚類(lèi)后得到最長(zhǎng)的序列進(jìn)行后續(xù)法分析。

        1.3 生物信息學(xué)分析

        為獲得全面的基因功能信息,對(duì)傘裙追寄蠅進(jìn)行了七大數(shù)據(jù)庫(kù)的基因功能注釋?zhuān)ǎ篘CBI非冗余蛋白序列數(shù)據(jù)庫(kù)(NCBI non-redundant protein sequences, Nr),NCBI非冗余核苷酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)(NCBI non-redundant nucleotide sequences, Nt),蛋白家族(protein family, Pfam),直系同源基因簇(cluster of orthologous groups of proteins, KOG/COG), Swiss-Prot數(shù)據(jù)庫(kù)(a manually annotated and reviewed protein sequence database), 京都基因與基因組百科全書(shū)(KEGG ortholog database, KO),基因本體論(gene ontolooy, GO)。拼接得到的傘裙追寄蠅轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果與UniProt 或者Nr數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行Blastx比對(duì)(將核苷酸序列翻譯為蛋白,再進(jìn)行比對(duì)),篩選條件E-value<1e-5,得到注釋基因。通過(guò)RSEM軟件得到每個(gè)樣品比對(duì)到每個(gè)基因上的readcount數(shù)目,并對(duì)其進(jìn)行FPKM(expected number of fragments per kilobase of transcript sequence per millions base pairs sequenced)轉(zhuǎn)換,分析基因的表達(dá)水平;對(duì)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的非滯育蛹和滯育蛹的樣品進(jìn)行了樣品間的相關(guān)性檢查,采用R語(yǔ)言進(jìn)行Pearson相關(guān)系數(shù)的計(jì)算;將正常非滯育蛹和滯育蛹的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果進(jìn)行比較,采用校正后的P值(p-adjusted, padj)與差異表達(dá)倍數(shù)(fold change, FC)方法進(jìn)行差異表達(dá)基因挑選,padj是對(duì)P值進(jìn)行了多重假設(shè)檢驗(yàn),能更好地控制假陽(yáng)性率。對(duì)篩選出的差異表達(dá)基因進(jìn)行聚類(lèi)分析,使用聚類(lèi)軟件包pheatmap,針對(duì)差異表達(dá)基因的并集,以基因的相對(duì)表達(dá)水平值進(jìn)行聚類(lèi)。采用相應(yīng)的距離算法計(jì)算每個(gè)基因之間的距離,然后通過(guò)反復(fù)迭代,計(jì)算基因之間的相對(duì)距離,最后根據(jù)基因的相對(duì)距離遠(yuǎn)近分成不同的subcluster,從而實(shí)現(xiàn)聚類(lèi)。對(duì)傘裙追寄蠅非滯育蛹和滯育蛹差異表達(dá)基因的篩選條件為: padj<0.05且fold change≥32 或 padj<0.05 且fold change≤1/32。與非滯育蛹的相比,滯育蛹基因差異表達(dá)倍數(shù)在32倍以上的滯育關(guān)聯(lián)基因,并進(jìn)行重點(diǎn)分析。

        1.4 滯育關(guān)聯(lián)基因 KEGG通路分析

        將滯育關(guān)聯(lián)基因序列制成FASTA格式文件,應(yīng)用KAAS(KEGG Automatic Annotation Server.http:∥www.genome.jp/kegg/)在線pathway比對(duì)分析工具進(jìn)行KEGG通路富集分析。

        2 結(jié)果

        2.1 傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組測(cè)序結(jié)果

        本研究對(duì)傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹進(jìn)行轉(zhuǎn)錄組測(cè)序,高質(zhì)量樣品數(shù)據(jù)超過(guò)7.42 Gb,每個(gè)樣品的Q20均大于96.08%,Q30均大于90.01%(表1),通過(guò)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)結(jié)果發(fā)現(xiàn)其準(zhǔn)確度較高,可用于后續(xù)分析。

        表1 傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估統(tǒng)計(jì)

        樣品間基因表達(dá)水平相關(guān)性是檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)可靠性和樣本選擇是否合理的重要指標(biāo)。樣品間基因表達(dá)水平的相關(guān)性反映了樣品間的相似程度,即不同處理或組織的樣品在基因表達(dá)水平方面的相似度。相關(guān)系數(shù)越接近1,表明樣品之間基因表達(dá)模式的相似度越高,樣品間的差異表達(dá)基因也越少(張宇鐳等, 2005)。本研究中生物學(xué)重復(fù)間的樣品的相關(guān)系數(shù)大于生物學(xué)重復(fù)外的樣品的相關(guān)系數(shù)(圖1),表明滯育蛹樣品與非滯育蛹樣品基因表達(dá)模式存在明顯差異。

        圖1 傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組樣品間基因表達(dá)水平Pearson相關(guān)系數(shù)熱圖

        差異表達(dá)基因聚類(lèi)分析用于判斷不同實(shí)驗(yàn)條件下差異基因表達(dá)量的聚類(lèi)模式(楊春梅等, 2003)。圖2紅色表示高表達(dá),藍(lán)色表示低表達(dá)。本研究檢測(cè)結(jié)果中藍(lán)色和紅色部分能夠明顯區(qū)分,說(shuō)明樣品整體的測(cè)序質(zhì)量好。

        圖2 傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組中差異表達(dá)基因聚類(lèi)圖

        2.2 滯育關(guān)聯(lián)基因 KEGG通路分析

        傘裙追寄蠅非滯育蛹和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組測(cè)序在KEGG直系同源系統(tǒng)(KEGG orthdogy, KO)中成功注釋了6 643個(gè)基因,KO系統(tǒng)將各個(gè)KEGG注釋系統(tǒng)聯(lián)系在一起,可完成轉(zhuǎn)錄組的功能注釋。根據(jù)篩選條件:padj<0.05且fold change≥2或padj<0.05且fold change≤0.5,獲得在傘裙追寄蠅非滯育蛹和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組間差異2倍以上的差異表達(dá)基因共有2 648個(gè),滯育蛹中上調(diào)表達(dá)基因1 518個(gè),下調(diào)表達(dá)基因1 130個(gè)。對(duì)這些差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG分類(lèi)(圖3),所屬KEGG代謝通路分為5類(lèi),包括細(xì)胞過(guò)程、環(huán)境信息處理、遺傳信息處理、代謝(metabolism)和有機(jī)系統(tǒng),這些基因主要集中在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、細(xì)胞群落和碳水化合物代謝等途徑。與傘裙追寄蠅非滯育蛹相比,滯育蛹轉(zhuǎn)錄組中差異在32倍以上的滯育關(guān)聯(lián)基因?yàn)?54個(gè),可分為代謝、環(huán)境信息處理、遺傳信息處理、細(xì)胞過(guò)程和有機(jī)系統(tǒng)五大類(lèi),每類(lèi)中滯育關(guān)聯(lián)基因參與的通路占比前3的如表2所示。其中上調(diào)基因?yàn)?06個(gè),下調(diào)基因?yàn)?8個(gè)。通過(guò)KEGG數(shù)據(jù)庫(kù)分析,發(fā)現(xiàn)454個(gè)滯育關(guān)聯(lián)基因共參與到141個(gè)通路,其中參與焦點(diǎn)粘連通路的滯育關(guān)聯(lián)基因最多,為13個(gè);其次是參與碳代謝通路的,為12個(gè)。

        表2 傘裙追寄蠅滯育蛹轉(zhuǎn)錄組中滯育關(guān)聯(lián)基因KEGG通路分析

        圖3 傘裙追寄蠅滯育蛹轉(zhuǎn)錄組中與非滯育蛹相比差異表達(dá)基因的KEGG功能分類(lèi)

        2.2.1代謝:根據(jù)KO分類(lèi)結(jié)果,滯育關(guān)聯(lián)基因共參與代謝分類(lèi)中的碳水化合物代謝(carbohydrate metabolism)、能量代謝(energy metabolism)、脂代謝(lipid metabolism)、核苷酸代謝(nucleotide metabolism)、氨基酸代謝(amino acid metabolism)等11個(gè)途徑,涉及47個(gè)通路。

        分析結(jié)果顯示,在糖酵解/糖異生(glycolysis/gluconeogenesis)通路中,丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)基因表達(dá)上調(diào)101.60倍,在檸檬酸循環(huán)(citrate cycle, TCA cycle)中,丙酮酸脫氫酶的E1組分(pyruvate dehydrogenase E1 component, PDHA)α亞基基因表達(dá)上調(diào)151.49倍,PK是糖酵解過(guò)程中發(fā)生第二次底物磷酸化的關(guān)鍵酶,催化反應(yīng)生成丙酮酸。在有氧條件下,丙酮酸脫氫酶復(fù)合體(pyruvate dehydrogenase complex, PDHC)催化由糖酵解產(chǎn)生的丙酮酸進(jìn)行氧化脫羧反應(yīng),促進(jìn)乙酰輔酶A的生成,進(jìn)入檸檬酸循環(huán)。在脂代謝中,脂酰輔酶A還原酶(fatty acyl-CoA reductase, FAR)基因表達(dá)上調(diào),上調(diào)倍數(shù)最高可達(dá)146.49倍。在能量代謝中,參與氧化磷酸化的滯育關(guān)聯(lián)基因有9個(gè),氧化磷酸化是一個(gè)電子傳遞過(guò)程,對(duì)線粒體呼吸電子鏈的傳遞十分重要。細(xì)胞色素C氧化酶是線粒體中電子傳遞鏈的末端酶,催化電子從細(xì)胞色素C轉(zhuǎn)移到氧。細(xì)胞色素氧化酶的5個(gè)亞基基因表達(dá)上調(diào),其中細(xì)胞色素C氧化酶亞基4(cytochrome c oxidase subunit 4, Cox4)是1個(gè)關(guān)鍵亞基。在昆蟲(chóng)激素的生物合成(insect hormone biosynthesis)通路中,保幼激素酯酶(juvenile-hormone esterase, JHE)基因表達(dá)下調(diào),下調(diào)了82.28倍。

        2.2.2有機(jī)系統(tǒng):根據(jù)KO注釋結(jié)果,有機(jī)系統(tǒng)中的滯育關(guān)聯(lián)基因參與免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、感覺(jué)系統(tǒng)以及消化系統(tǒng)等7個(gè)系統(tǒng),其中有58個(gè)滯育關(guān)聯(lián)基因參與內(nèi)分泌系統(tǒng),涉及內(nèi)分泌系統(tǒng)的15個(gè)通路。

        鈣調(diào)蛋白(calmodulin, CALM)基因上調(diào)表達(dá)主要涉及內(nèi)分泌系統(tǒng),鈣調(diào)蛋白本身無(wú)任何酶活性,可以通過(guò)結(jié)合Ca2+形成Ca2+-CaM復(fù)合體,調(diào)控細(xì)胞代謝過(guò)程以及下游的靶蛋白、靶酶。Hsp70的一種:heat shock 70kDa protein 1/8(HSPA1s)在內(nèi)分泌系統(tǒng)的雌激素信號(hào)通路(estrogen signaling pathway)、免疫系統(tǒng)的抗原處理和展示(antigen processing and presentation)通路中既有上調(diào)也有下調(diào),上調(diào)倍數(shù)最高可達(dá)98.53倍,下調(diào)倍數(shù)為2.56倍。

        2.2.3細(xì)胞過(guò)程:根據(jù)KO注釋結(jié)果,參與細(xì)胞過(guò)程的73個(gè)滯育關(guān)聯(lián)基因主要涉及焦點(diǎn)粘連(focal adhesion)、肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架的調(diào)節(jié)(regulation of actin cytoskeleton)、緊密連接(tight junction)、縫隙連接(adherens junction)、吞噬體(phagosome)、溶酶體(lysosome)、細(xì)胞凋亡(apoptosis)、卵母細(xì)胞減數(shù)分裂(oocyte meiosis)、間隙連接(gap junction)、過(guò)氧化物酶體(peroxisome)、p53信號(hào)通路(p53 signaling pathway)、細(xì)胞周期(cell cycle)、胞吞作用(endocytosis)這13個(gè)通路。

        在吞噬體通路中肌動(dòng)蛋白基因表達(dá)占比最高,共有9個(gè)基因被注釋為肌動(dòng)蛋白β/γ1(actin beta/gamma 1, ACTB_G1),肌動(dòng)蛋白是真核生物中最豐富的蛋白質(zhì)之一,對(duì)維持細(xì)胞形態(tài)具有重要的作用。在溶酶體中組織蛋白酶表達(dá)占比最高,共有6個(gè)基因分別被注釋為組織蛋白酶G(cathepsin G, CTSG)、組織蛋白酶S(cathepsin S, CTSS)、組織蛋白酶K(cathepsin K, CTSK)。

        在細(xì)胞凋亡通路中,細(xì)胞色素C(cytochrome c, CYC)基因表達(dá)上調(diào),CYC介導(dǎo)呼吸鏈中的電子傳遞,影響ATP的產(chǎn)生,其釋放可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。在過(guò)氧化氫物酶體通路中,過(guò)氧化氫酶(catalase, CAT)基因表達(dá)上調(diào),上調(diào)123.17倍。

        2.2.4環(huán)境信息處理:根據(jù)滯育關(guān)聯(lián)基因的KO比對(duì)結(jié)果,環(huán)境信息處理共涉及到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)(signal transduction)、信號(hào)分子及其相互作用(signaling molecules and interaction)、膜轉(zhuǎn)運(yùn)(membrane transport)3個(gè)途徑。60個(gè)滯育關(guān)聯(lián)基因共參與環(huán)磷酸腺苷(cAMP signaling pathway),rap1信號(hào)通路(rap1 signaling pathway),MAPK信號(hào)通路(MAPK signaling pathway),鈣信號(hào)通路(calcium signaling pathway),cGMP-PKG信號(hào)通路(cGMP-PKG signaling pathway),hippo信號(hào)通路(hippo signaling pathway)等在內(nèi)的19個(gè)通路。在ECM-受體相互作用通路中,肌腱蛋白(tenascin, TN)基因表達(dá)下調(diào),下調(diào)倍數(shù)最高可達(dá)51.98倍。

        2.2.5遺傳信息處理:根據(jù)KO注釋結(jié)果,在遺傳信息處理第二層次的分類(lèi)中涉及復(fù)制與修復(fù)(replication and repair),折疊、分類(lèi)和降解(folding, sorting and degradation),翻譯(translation)和轉(zhuǎn)錄(transcription)4個(gè)途徑,第3層次分類(lèi)中涉及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白加工(protein processing in endoplasmic reticulum)、RNA運(yùn)輸(RNA transport)、泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)水解(ubiquitin-mediated proteolysis)等7個(gè)通路。泛素蛋白連接酶E3 XIAP連鎖凋亡抑制蛋白(E3 ubiquitin-protein ligase XIAP, XIAP)基因,ring結(jié)構(gòu)域蛋白1(ring-box protein 1, RBX1)基因共同參與了泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)水解這一通路,RBX1基因表達(dá)上調(diào),上調(diào)293.29倍;XIAP基因表達(dá)下調(diào),下調(diào)42.81倍。

        3 討論

        人工誘導(dǎo)傘裙追寄蠅蛹進(jìn)入滯育,可以有效延長(zhǎng)其貨架期。本研究以傘裙追寄蠅非滯育和滯育蛹轉(zhuǎn)錄組為研究對(duì)象,通過(guò)對(duì)比分析,篩選出454個(gè)滯育關(guān)聯(lián)基因。這些基因主要集中在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、內(nèi)分泌系統(tǒng)、碳水化合物代謝等途徑。

        在傘裙追寄蠅滯育期間,丙酮酸激酶基因、丙酮酸脫氫酶的E1組分α亞基表達(dá)上調(diào),有利于中間產(chǎn)物——乙酰輔酶A生成,然后進(jìn)入TCA循環(huán)(Naitoetal., 1998)。細(xì)胞色素氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)上調(diào),利于呼吸電子鏈的傳遞,為昆蟲(chóng)的滯育期提供能量。由此可以推測(cè)糖酵解、檸檬酸循環(huán)、氧化磷酸化在傘裙追寄蠅滯育期間的能量供給并不是維持在一個(gè)低水平。在脂代謝中,F(xiàn)AR催化脂酰輔酶A還原成脂肪醇,這是生成脂肪醇的主要途徑。關(guān)于FAR的研究主要集中在鱗翅目昆蟲(chóng)信息素,在家蠶Bombyxmori和巢蛾屬Yponomeuta的研究中表明一種FAR催化性腺中多種性信息素,而歐洲玉米螟Ostrinianubilalis兩個(gè)亞種的研究則表明2個(gè)FAR基因生成不同的性信息素(Motoetal., 2003; Wahlenetal., 2009; Lassanceetal., 2010; 楊璞等, 2012)。JHE由脂肪體細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生,是主要的保幼激素(juvenile hormone, JH)特異性降解酶之一,裂解JH酯鍵產(chǎn)生甲醇和JH酸,在調(diào)節(jié)JH代謝中發(fā)揮重要作用(李勝等, 2004)。JHE基因表達(dá)下調(diào),由此可以推測(cè)滯育期間傘裙追寄蠅體內(nèi)保幼激素降解受到阻礙,JH含量可能不是保持在一個(gè)低水平。

        肌腱蛋白屬于大細(xì)胞外基質(zhì)糖蛋白家族,在神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過(guò)程中以特定模式表達(dá),并在成熟后下調(diào)。大量的體外研究表明,肌腱蛋白在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用與前體細(xì)胞遷移,軸突生長(zhǎng)和引導(dǎo)有關(guān)(Joester and Faissner, 2001)??梢酝茰y(cè),在滯育期間傘裙追寄蠅蛹的肌腱蛋白可能處于發(fā)育成熟階段。

        過(guò)氧化氫酶基因在過(guò)氧化氫物酶體通路發(fā)揮著保護(hù)酶的作用,使傘裙追寄蠅在滯育期間抵抗逆境脅迫,避免受到損傷(于德玲和王昌留, 2016)。在菜蛾盤(pán)絨繭蜂Cotesiavestalis滯育期間,發(fā)現(xiàn)低濃度的過(guò)氧化氫和高活性的CAT有利于增強(qiáng)該蜂的抗逆能力(郝仲萍等, 2012; 胡甘雨等, 2014)。

        細(xì)胞凋亡是一種細(xì)胞程序性死亡過(guò)程,由許多過(guò)程相互關(guān)聯(lián),共同調(diào)控。在傘裙追寄蠅滯育期間,XIAP基因、RBX1基因共同參與泛素介導(dǎo)的蛋白質(zhì)水解通路,RBX1是泛素連接酶E3的一個(gè)催化亞基,可以控制許多短壽命調(diào)節(jié)蛋白的更新(Jiaetal., 2011; 王步勇等, 2013)。在秀麗隱桿線蟲(chóng)Caenorhabditiselegans的胚胎發(fā)育,生殖細(xì)胞豐度以及成年活力或壽命具有重要的調(diào)控作用(Moore and Boyd, 2004)。XIAP是具有抑制細(xì)胞凋亡的蛋白,RBX1與XIAP發(fā)揮了拮抗作用。RBX1具有泛素連接酶E3活性,可以引起XIAP自身泛素化而被降解,同時(shí)也能夠引起底物發(fā)生泛素化,抑制細(xì)胞凋亡的線粒體途徑,發(fā)揮抗凋亡的作用(李中海等, 2003)。

        本研究通過(guò)對(duì)傘裙追寄蠅非滯育蛹與滯育蛹的轉(zhuǎn)錄組差異表達(dá)基因KEGG富集通路的分析比較,揭示了其滯育的關(guān)鍵基因,為闡明其滯育機(jī)理奠定了一定的理論基礎(chǔ)。關(guān)鍵滯育關(guān)聯(lián)基因在傘裙追寄蠅滯育過(guò)程中的差異性表達(dá)及作用,還有待于進(jìn)一步驗(yàn)證與探究。

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