论文部分内容阅读
微小核糖核酸(microRNA，miRNA)是一类约19-24个氨基酸大小的非编码单链RNA，在真核生物中起转录后调节因子的作用。不仅动物和植物，真菌、细菌和病毒中也存在miRNA，miRNA参与了包括细胞增殖、细胞凋亡、脂肪代谢、个体时序发育等在内的各项生物生理过程。近年来的研究表明miRNA不仅可以在本来的细胞中发挥功能，还能够通过分泌和转运的方式在不同的细胞之间进行信号交流，甚至还能够进入不同的物种中调控其基因表达。本课题组在前期的研究中发现植物miRNA可以通过摄食的方式进入人体的血液和组织器官中，并通过调控人体靶基因的表达影响人体的生理学功能。 蜜蜂是一种典型的社会型昆虫，蜜蜂群体中存在两种级型完全不同的雌性蜂——蜂王和工蜂，它们在生理结构、外部形态和社会职能上都有显著的差异。蜂王和工蜂这种分化上的差异并不是由基因型，而是由幼虫期食物的质和量引起的，但是究竟是食物中的何种成分在发挥作用还不是很明确。不同于前人主要从糖、王浆蛋白、脂肪酸等角度进行研究，我们率先发现蜂粮中富含的植物miRNA参与调控了蜜蜂的级型分化。首先，我们收集了蜜蜂幼虫发育过程中涉及的四种食物组分:蜂王浆、蜂蜜、花粉和蜂粮，提取了其中的总RNA并进行了solexa高通量测序，测序结果显示蜂王幼虫的食物蜂王浆中含有千数量级的动物miRNA，而工蜂幼虫的食物蜂粮中含有十万数量级的植物miRNA;其次，我们将花粉中提取出来的总RNA、人工合成的植物miRNA pool分别掺入到蜜蜂幼虫的食物中，结果显示花粉RNA或者植物miRNA能够显著抑制蜜蜂的生长发育;随后，我们将这些相同的组分同样掺入到果蝇的培养基中，结果显示果蝇的生长发育也受到了抑制;最后，我们运用生物信息学的方法预测植物miRNA对蜜蜂基因的调控作用，结果显示MIR162a可能调控蜜蜂级型分化中的关键因子amTOR以及其在果蝇内的同源基因dmTOR，并在细胞学水平和体内水平都进行了验证。 在本论文中，我们发现工蜂幼虫的食物蜂粮中存在丰富的植物miRNA并且这些植物miRNA能够通过摄食的方式进入蜜蜂体内，通过调控蜜蜂基因影响蜜蜂的级型分化。通过本课题的研究，我们进一步完善了蜜蜂级型分化的分子机制，论证了外源性植物miRNA跨界调控的普适性，并再次证明了不同物种间的miRNA能够相互交流并跨物种发挥生物学功能。