東亞飛蝗中樞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)基因表達(dá)分析.pdf

1、蝗蟲(chóng)的神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)在昆蟲(chóng)生理過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用。神經(jīng)系統(tǒng)直接控制其發(fā)育、生長(zhǎng)、繁殖、相變等生理過(guò)程;昆蟲(chóng)所特有的免疫系統(tǒng)使得蝗蟲(chóng)在對(duì)病原體的防御上表現(xiàn)出了與脊椎動(dòng)物較大差異的生理、病理差別。對(duì)蝗蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)的分子水平研究不但有利于對(duì)昆蟲(chóng)各種生理、病理過(guò)程的理解,更有利于宿主與病原微生物相互作用過(guò)程的闡述。同時(shí),蝗蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)蛋白是重要的殺蟲(chóng)靶標(biāo),對(duì)蝗蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)基因的研究有利于更高效的殺蟲(chóng)靶標(biāo)的篩選;蝗蟲(chóng)等農(nóng)業(yè)害蟲(chóng)在進(jìn)

2、化過(guò)程中形成了強(qiáng)大的防御系統(tǒng),能夠限制農(nóng)藥的致死效果,對(duì)蝗蟲(chóng)免疫防衛(wèi)反應(yīng)過(guò)程的研究有利于優(yōu)化農(nóng)藥殺蟲(chóng)策略。目前東亞飛蝗神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)可供使用的基因資源較少,并且缺乏專門針對(duì)昆蟲(chóng)防御反應(yīng)的基因信息,這嚴(yán)重阻礙了對(duì)蝗蟲(chóng)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)及其相關(guān)生理、病理過(guò)程的研究。因此,建立神經(jīng)系統(tǒng)特異性基因數(shù)據(jù)庫(kù)和蝗蟲(chóng)防御反應(yīng)差異表達(dá)基因數(shù)據(jù)庫(kù)具有十分重要的價(jià)值。本研究以腦組織和腹神經(jīng)索為研究材料,應(yīng)用全表達(dá)譜測(cè)序技術(shù),得到了大量神經(jīng)系統(tǒng)測(cè)序基因,其

3、中包含大量神經(jīng)相關(guān)基因;以侵染前后的血細(xì)胞和脂肪體為材料,應(yīng)用全表達(dá)譜測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)技術(shù)得到了血細(xì)胞和脂肪體在綠僵菌侵染過(guò)程中的差異表達(dá)基因。主要研究成果如下:1.首次得到了代表性較高的東亞飛蝗中樞神經(jīng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組信息。通過(guò)拼接等生物信息學(xué)處理得到Unigene41179條,平均長(zhǎng)度為570bp,其中5,519條序列長(zhǎng)度大于1000bp。經(jīng)過(guò)比對(duì),得到與已有數(shù)據(jù)庫(kù)存在明顯相似性的序列15,895條,占所有序列條數(shù)的38.6％。其中

4、,與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的Unigene644條。2.本研究首次篩選了東亞飛蝗病原真菌誘導(dǎo)的免疫系統(tǒng)差異表達(dá)基因。經(jīng)綠僵菌誘導(dǎo)后,脂肪體中得到了差異表達(dá)Unigene14,574條,其中上調(diào)表達(dá)的Unigene10,119條,下調(diào)表達(dá)的Unigene4,455條;血細(xì)胞中篩選得到的差異表達(dá)Unigene4,823條,其中上調(diào)表達(dá)的Unigene2,039條,下調(diào)表達(dá)的Unigene2,784條。3.對(duì)差異表達(dá)基因進(jìn)行分析并參考前人研究,得到大量

5、差異倍數(shù)較大的Unigene基因,其中一些基因編碼免疫反應(yīng)相關(guān)蛋白,編碼產(chǎn)物包括轉(zhuǎn)錄因子、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白、細(xì)胞因子、細(xì)胞凋亡相關(guān)蛋白、免疫通路相關(guān)蛋白及抗菌活性相關(guān)蛋白等;另外得到大量差異倍數(shù)在十倍以上的基因,之前未有文獻(xiàn)報(bào)道稱與防衛(wèi)反應(yīng)相關(guān),甚至包括大量在已知數(shù)據(jù)庫(kù)中沒(méi)有注釋信息的基因。4.首次發(fā)現(xiàn)了神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)基因在東亞飛蝗防御病原真菌過(guò)程中高表達(dá),包括電壓門控通道蛋白基因和神經(jīng)遞質(zhì)受體蛋白基因,證明蝗蟲(chóng)的防衛(wèi)反應(yīng)同樣涉及神經(jīng)系統(tǒng)的參