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昆虫数量繁多,得益于其强大的生殖能力。昆虫可以分成两大类,有害昆虫和有益昆虫。科研工作者一方面希望减少害虫的产卵量,降低对农作物的危害;另一方面希望增加益虫的产卵量,能够为所用。果蝇/寄生蜂系统是同时研究以上两个科学问题的最佳研究模型。黑腹果蝇是一种应用于遗传学,发育生物学及分子生物学等领域的模式昆虫。近年来,越来越多的研究表明,有些果蝇尤其是斑翅果蝇,是许多浆果类水果的害虫。寄生蜂则是一种成虫营自由生活,卵和幼虫阶段在寄主体内共生的一种昆虫。他们是害虫的天敌,经常被广泛应用于农林业主要害虫的生物防治。EGFR(epidermal growth factor receptor)信号通路和生物个体的生长发育密切相关,它在脊椎动物和无脊椎动物中高度保守。本论文主要探究EGFR信号通路在果蝇/寄生蜂体系中对其卵巢生长发育所起的重要作用。研究结果如下:
1.EGFR信号通路在果蝇卵巢发育中的调控机制:
通过对黑腹果蝇microRNA(miRNA)突变体库进行大规模筛选,发现多个能影响果蝇生殖干细胞Germline stem cells(GSCs)自我更新和分化的miRNA,其中以miR-124的作用最为显著。因此,选择对miR-124进行后续深入的研究。研究发现,miR-124的缺失能引起果蝇生殖干细胞数目大量增加,过表达引起生殖干细胞数目显著降低。通过抗体染色,发现miR-124在果蝇卵巢原卵区的帽细胞cap cell(CPc)中特异表达,并和Dpp(decapentaplegic)信号通路相关。通过生物信息学预测以及双荧光素酶验证试验,验证miR-124作用的靶基因为EGFR。进一步通过果蝇遗传学实验,发现dally在这个过程中参与调控DPP信号的释放。这些结果表明,miR-124通过抑制EGFR信号通路,可能参与调控dally的表达,从而稳定DPP信号强度,最终决定生殖干细胞的自我更新和分化。
2.EGFR信号通路在果蝇寄生蜂卵巢发育中的作用:
本实验共涉及到4种不同的果蝇寄生蜂,分别是布拉迪小环腹瘿蜂L.boulardi,异腹小环腹瘿蜂L.heterotoma,果蝇毛锤角细蜂T.drosophilae,日本开臂反颚茧蜂A.japonica。通过卵巢转录组学大数据分析,发现EGFR信号通路在所有寄生蜂卵巢中都具有很高的表达。因此,通过RNA干扰技术,降低EGFR基因的表达,观察该基因在寄生蜂卵巢中的作用。研究表明,当EGFR基因被干扰后,异腹小环腹瘿蜂L.heterotoma能成功发育至成蜂。进一步发现EGFR基因的敲除导致寄生蜂卵巢形态减小,且雌蜂产卵率较野生型下降30%,寄生率下降20%。这些结果表明EGFR信号通路在调控寄生蜂卵巢发育中也起到了重要的作用。
1.EGFR信号通路在果蝇卵巢发育中的调控机制:
通过对黑腹果蝇microRNA(miRNA)突变体库进行大规模筛选,发现多个能影响果蝇生殖干细胞Germline stem cells(GSCs)自我更新和分化的miRNA,其中以miR-124的作用最为显著。因此,选择对miR-124进行后续深入的研究。研究发现,miR-124的缺失能引起果蝇生殖干细胞数目大量增加,过表达引起生殖干细胞数目显著降低。通过抗体染色,发现miR-124在果蝇卵巢原卵区的帽细胞cap cell(CPc)中特异表达,并和Dpp(decapentaplegic)信号通路相关。通过生物信息学预测以及双荧光素酶验证试验,验证miR-124作用的靶基因为EGFR。进一步通过果蝇遗传学实验,发现dally在这个过程中参与调控DPP信号的释放。这些结果表明,miR-124通过抑制EGFR信号通路,可能参与调控dally的表达,从而稳定DPP信号强度,最终决定生殖干细胞的自我更新和分化。
2.EGFR信号通路在果蝇寄生蜂卵巢发育中的作用:
本实验共涉及到4种不同的果蝇寄生蜂,分别是布拉迪小环腹瘿蜂L.boulardi,异腹小环腹瘿蜂L.heterotoma,果蝇毛锤角细蜂T.drosophilae,日本开臂反颚茧蜂A.japonica。通过卵巢转录组学大数据分析,发现EGFR信号通路在所有寄生蜂卵巢中都具有很高的表达。因此,通过RNA干扰技术,降低EGFR基因的表达,观察该基因在寄生蜂卵巢中的作用。研究表明,当EGFR基因被干扰后,异腹小环腹瘿蜂L.heterotoma能成功发育至成蜂。进一步发现EGFR基因的敲除导致寄生蜂卵巢形态减小,且雌蜂产卵率较野生型下降30%,寄生率下降20%。这些结果表明EGFR信号通路在调控寄生蜂卵巢发育中也起到了重要的作用。