茶足柄瘤蚜茧蜂滞育分子机制的研究

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茶足柄瘤蚜茧蜂可寄生棉蚜、豆蚜、玉米蚜、高粱蚜以及菜豆和木槿上的蚜虫。昆虫可以通过进入滞育状态来度过不良环境,从而使个体在不利条件下仍能继续存活,还可以保持种群发育整齐,使交配率得以提高,以确保种群的繁衍。所以此特性在生产中可以得到广泛应用。本研究通过对滞育(Diapause,D)与非滞育(Non-Diapause,ND)的茶足柄瘤蚜茧蜂蛹进行转录组测序,目的是筛选出与滞育相关的差异表达基因,并分析其对滞育可能起到的作用,来丰富滞育的转录组学理论研究;对滞育与非滞育的茶足柄瘤蚜茧蜂蛹蛋白组的研究是通过应用iTRAQ技术,筛选出与滞育相关的蛋白并进行功能分析,从蛋白层面揭示滞育的分子机制;利用LC-MS(liquid chromatograph-mass spectrometer)技术对滞育组与非滞育组茶足柄瘤蚜茧蜂蛹进行代谢组检测,寻找影响茶足柄瘤蚜茧蜂蛹滞育的生物标志物,从代谢角度来分析滞育的分子水平调控。主要结果如下:1.差异表达基因分析结果ND.VS.D,有19,201个上调差异表达基因,19,141个下调差异基因;共25,666个差异基因被注释到GO数据库,涉及到的代谢过程有脂代谢、氨基酸代谢等,此外信号转导、结合功能、催化活性也是主要的富集内容;通过KEGG pathway数据库分析,共注释到7,944个差异表达基因,这些基因映射到228条通路,主要涉及碳水化合物代谢、脂代谢、信号转导等途径;筛选出的与滞育相关的差异表达基因,如异柠檬酸脱氢酶、海藻糖酶、Rac1、PKB/Akt等基因呈现下调表达,而海藻糖合酶、苹果酸脱氢酶、脂肪酸合成酶、甘油激酶、PRKAB等基因呈现上调表达。基因的下调表达与滞育过程中代谢水平较低相一致,基因呈现上调表达可能导致抗逆性增强;2.差异蛋白分析结果两组样品共同鉴定到的蛋白共7,251个,差异显著的蛋白总数为135个,筛选出显著上调的蛋白总数为38个,显著下调的蛋白总数为97个;GO注释到的差异蛋白数为90个,富集到154条条目,共有44个GO条目显著富集,在BP部分,有机物代谢条目中蛋白数最多,高分子代谢和蛋白质代谢条目中蛋白数次之;在CC部分,与胞内细胞器和细胞质功能相关的蛋白数较多;在MF部分,参与结构分子活性和核糖体结构成分的蛋白质数量较多;与天冬氨酸转运、L-谷氨酸转运、胆碱脱氢酶活性、胆碱生物合成甘氨酸甜菜等条目相关的蛋白质在滞育阶段显著上调表达;KEGG注释到64个差异蛋白,共富集到97条KEGG pathway,对富集通路进行显著性分析发现,除与人类疾病相关的通路外,有3条途径显著富集,分别是核糖体、氧化磷酸化和逆行内源性大麻素信号,而富集到这些条目及通路中的蛋白质与能量代谢及抗逆性有密切关系;3.差异代谢物分析结果对差异代谢物在正负离子模式下分别鉴定,得到的代谢物数量分别为81种(39种显著上调代谢物,42种下调代谢物)和34种(上、下调均为17种)。对显著上、下调的代谢物进行统计发现,非滞育组与滞育组相比,脂类代谢物在差异代谢物中占比较大,其中上调脂类代谢物18种,下调9种,包含溶血磷脂类、甘油磷脂类、羟脂肪酸支链脂肪酸酯。对差异代谢物进行KEGG富集分析,共有10种差异代谢物被KEGG注释,代谢物共富集到22条通路,除富集到与人类疾病相关的通路外,代谢物主要富集在氨基酸代谢、核苷酸代谢、脂代谢、糖代谢等通路。在滞育过程中,氨基酸代谢通路中包含的代谢物有苯丙氨酸,乙酰组胺,胍丁胺,黄尿酸,其中苯丙氨酸,胍丁胺,黄尿酸表现为含量增加,乙酰组胺含量减少;核苷酸代谢通路中包含的主要代谢物有尿囊酸,黄嘌呤核苷,5’-磷酸尿苷,其中尿囊酸和黄嘌呤核苷含量增加,5’-磷酸尿苷含量减少;脂代谢通路中包含的代谢物有雌二醇,胆碱磷酸,其中雌二醇表现为含量上升,胆碱磷酸含量下降;糖代谢通路包含的代谢物有水苏糖,表现为含量减少。
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