蜜蜂(Apis mellifera) microRNA的全基因組挖掘及在雌性蜜蜂級型分化關鍵時期轉錄組水平調控作用.pdf

1、microRNA(miRNA)是一類內(nèi)源性的長約23個核苷酸的非編碼RNA，能在轉錄后水平調控基因的表達，從而在真核生物中扮演重要的角色。miRNA是表觀遺傳學主要的研究方向之一。蜜蜂（Apis mellifera L.）是真社會性昆蟲中主要的模式生物。理論上其復雜的社會行為可以解釋為基因表達調控的變化。雌性蜜蜂級型分化現(xiàn)象是最典型的表觀遺傳現(xiàn)象之一。這一發(fā)育轉變源自幼蟲發(fā)育命運相關的基因的差異表達。
　　 本研究利用SOLiD

2、測序系統(tǒng)，挖掘蜜蜂全基因組miRNA，并結合mRNA表達數(shù)據(jù)，篩選在蜜蜂級型分化關鍵時期發(fā)揮作用的候選miRNA及其靶基因。研究內(nèi)容和結果主要包括:
　　 1、蜜蜂金基因組miRNA的挖掘。收集不同發(fā)育階段的三型蜂用于構建混合文庫，測序后，從中預測得到267個新的蜜蜂miRNA。其中，81個新miRNA在其他昆蟲中有同源物，預示這些miRNA可能在這些昆蟲間具有類似的功能。研究結果豐富了蜜蜂miRNA的種類和數(shù)量，為蜜蜂發(fā)育、分

3、化、疾病及其他相關生物學研究奠定了基礎，也為其他動物中miRNA的識別及功能研究提供參考。
　　 2、全同胞蜂王幼蟲(QL)和工蜂幼蟲(WL)間mRNA的表達差異的比較。收集全同胞的4日齡蜂王幼蟲(QL4)、4日齡工蜂幼蟲(WL4)、5日齡蜂王幼蟲(QL5)和5日齡工蜂幼蟲(WL5) mRNA文庫，測序后分別獲得7952(QL4)、7993(WL4)、7971(QL5)和8023(WL5)個基因。其中，4500多個基因在級型間存

4、在顯著表達差異。在QL和WL間的差異表達基因(Differentially expressed genes，DEGs)中，70％以上都在QL中高表達，表明在級型分化過程中QL的基因轉錄活性高于WL。QL和WL有相同的一套表達活躍基因，這些基因在QL和WL間的差異表達，引起它們各自朝蜂王和工蜂的方向發(fā)育。研究結果有助于深入研究參與蜜蜂級型分化過程的基因，并有助于推進對昆蟲表型多型現(xiàn)象的認識。
　　 3、全同胞QL和WL間miRNA

5、的表達差異的比較。收集QL4、WL4、QL5和WL5樣品構建小RNA文庫。測序后從中分別識別出92、96、91和95個已知的蜜蜂miRNA，并分別預測得到35、61、74和111個新的miRNA。ame-mir-14、ame-mir-750、ame-mir-279c和ame-bantam的表達量在4個樣本中都居前五位，預示這些miRNA可能在雌性蜜蜂L4和L5發(fā)育階段的基本生命活動中必不可少。已知miRNA中，23個在樣品間特異性或偏好

6、性表達的miRNA在其他物種中還沒有發(fā)現(xiàn)，也有可能這些miRNA在蜜蜂中特異性表達。對已知蜜蜂miRNA的靶基因進行了預測。其中，ame-mir-14可能主要參與工蜂免疫系統(tǒng)的活動;ame-mir-2796很可能通過協(xié)同增強宿主基因(PLC)-epsilon的作用，而參與蜜蜂神經(jīng)元的發(fā)育和分化，從而在工蜂成年后調控其勞動分工;ame-mir-34和ame-mir-317可能與蜜蜂的大腦相關功能發(fā)育有關。研究結果為探索miRNA在蜜蜂整個