昆蟲轉(zhuǎn)錄組中微小RNA的預(yù)測及其靶標(biāo)分析.pdf

1、轉(zhuǎn)錄組是特定組織或細(xì)胞在某一發(fā)育階段或組織下轉(zhuǎn)錄出來的所有RNA的集合。在農(nóng)業(yè)害蟲的研究中，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)有助于研究昆蟲的生長發(fā)育、代謝調(diào)控、抗性機(jī)制等重要分子機(jī)理和生物學(xué)過程。隨著高通量測序和信息技術(shù)的發(fā)展，轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)量不斷增長。截止目前統(tǒng)計，已有超過100個昆蟲的轉(zhuǎn)錄組被測序和公開發(fā)表。如何高效及最大限度地挖掘這些數(shù)據(jù)的生物學(xué)意義顯得尤為重要。以往對轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的分析和信息挖掘主要是針對蛋白質(zhì)編碼基因。然而非編碼基因通常能夠占轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的

2、50％左右，對這部分?jǐn)?shù)據(jù)的信息挖掘逐漸成為研究熱點。非編碼基因種類很多，其中microRNA是一類調(diào)控基因表達(dá)、細(xì)胞周期、生物體發(fā)育時序等方面起重要作用的非編碼基因。
　　本文以昆蟲轉(zhuǎn)錄組中的microRNA為重點，設(shè)計了適用于從昆蟲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中預(yù)測microRNA的流程，并從小菜蛾四個發(fā)育時期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中預(yù)測得到microRNA;進(jìn)一步研究了小菜蛾的microRNA與其靶基因的互作，揭示了microRNA重要的基因調(diào)控機(jī)理;最

3、后從農(nóng)業(yè)害蟲防治的實際應(yīng)用出發(fā)，針對害蟲抗藥性問題，從五種重要農(nóng)業(yè)害蟲的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中預(yù)測microRNA和抗性基因，探索microRNA在昆蟲如何調(diào)控抗性基因表達(dá)從而使昆蟲產(chǎn)生抗藥性，為昆蟲的抗藥性研究和害蟲治理提供理論基礎(chǔ)。結(jié)果如下:
　　1.基于小菜蛾轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的microRNA預(yù)測
　　從SRA數(shù)據(jù)庫中獲得小菜蛾卵、幼蟲、蛹、成蟲四個發(fā)育時期的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行microRNA預(yù)測。根據(jù)microRNA基因的保守性、能形成

4、穩(wěn)定的發(fā)夾結(jié)構(gòu)等特點，結(jié)合triplet-SVM對非編碼序列的分類，設(shè)計一系列標(biāo)準(zhǔn)預(yù)測小菜蛾轉(zhuǎn)錄組中的microRNA基因，最終獲得185個microRNA，在四個發(fā)育時期中分別有62、35、69、76個，其中，pxy-miR-85和pxy-miR-130在四個發(fā)育時期中都有發(fā)現(xiàn)。通過表達(dá)量分析發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)microRNA只在特定的發(fā)育時期有表達(dá)，且在成蟲中特異表達(dá)的microRNA個數(shù)最多，在幼蟲時期最少。
　　2.小菜蛾mic

5、roRNA與靶基因的互作
　　用Miranda軟件預(yù)測185個microRNA的靶基因。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，179個microRNA在4，674個基因的3'UTR上共有13，954作用位點。對數(shù)據(jù)的進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，在成蟲中microRNA的個數(shù)最多，說明受microRNA調(diào)控的程度最高，卵和蛹次之，幼蟲最低。用KEGG數(shù)據(jù)庫將這些靶基因注釋到代謝通路水平，發(fā)現(xiàn)在成蟲中受microRNA調(diào)控程度最高的基因主要分布于與代謝相關(guān)的通路中。另外在細(xì)

6、胞過程、消化系統(tǒng)、排泄系統(tǒng)、發(fā)育等相關(guān)的代謝通路中，也有成蟲中調(diào)控的microRNA數(shù)目較多，幼蟲中較少的現(xiàn)象。
　　3.昆蟲轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中抗藥性相關(guān)的基因及microRNA
　　在本文中以12個農(nóng)業(yè)害蟲為研究對象，從轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中搜索與抗藥性相關(guān)的基因，對其中的部分序列進(jìn)行進(jìn)化分析，從多基因多物種的角度揭示這些基因的區(qū)別與聯(lián)系。還預(yù)測了五個鱗翅目昆蟲中的microRNA基因，并分析作用于抗藥性相關(guān)基因的microRNA及其靶位