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家蚕是我国主要的经济昆虫。家蚕核型多角体病(Bombyx morinuclear polyhedrosis virus,BmNPV)给蚕业养殖带来了很大的经济损失。由于缺少有效的防治药物,世界各主要养蚕国家都致力于控制该病,希望能找到抗病毒物质。同时家蚕和BmNPV又是研究杆状病毒与昆虫宿主之间相互作用的良好模式生物。对家蚕抗BmNPV免疫机理的认识有助于防控农林业害虫。本次实验中以病毒高抗性家蚕品种,感病品种以及近等基因系为研究对象,荧光定量PCR对三个家蚕体内的病毒拷贝数进行了定量。采用荧光差异显示的方法对添毒24小时后不同家蚕品种的中肠组织进行了基因表达差异分析,取得了以下结论。
1.荧光定量PCR检测BmNPV病毒在家蚕抗病品种和感病品种体内的增殖曲线。荧光定量PCR灵敏度高,特异性好,在感染病毒2小时后即可在中肠组织中检测到病毒。在感病品种中,中肠,脂肪体和血淋巴均为BmNPV易感组织。病毒在宿主细胞内呈现典型的增殖曲线,整个过程分为三个阶段:潜伏期(0~24h);快速增长期(24~60h);平台期(72h以后)。在抗病品种中,各组织中均可检测到病毒。在感染早期(0~24h),病毒拷贝数在抗病品种中先经历小幅上升。随着感染的继续,48小时后病毒被抑制在低水平波动。在感染晚期(72h以后),抗病品种与感病品种之间的病毒数呈现极大的差异性。本次研究首次全程动态地观测了病毒在抗病品种体内的增殖过程。从分子水平上表明抗病品种通过抑制体内病毒的复制显示其高抗性。
2.病毒感染家蚕后的差异基因表达谱。本试验采用3个锚定引物与20个随机引物组合,对中肠总:RNA进行了FDD-PCR分析。检测结果覆盖了近50%的中肠细胞mRNA,共获得17个差异条带,其中有10个片段的表达在抗病品种中被上调。进行BLAST分析,发现其中有11个基因是首次在家蚕中被发现。从获得的差异表达片段看,病毒感染引起家蚕多方面的差异调控,这包括DNA复制,基因转录调控,蛋白质翻译,蛋白质糖脂代谢等等。
3.获得的差异表达基因特征和功能分析。荧光定量PCR进一步验证了四个差异片段。运用生物信息学方法分析,这四个基因分别与泛素连接酶,氨基肽酶N,糖基水解酶31家族蛋白以及AMP-结合酶有较高的相似性。其中泛素连接酶是泛素蛋白降解途径的核心成份。病毒可能利用了宿主这一途径修饰病毒蛋白,有选择地降解宿主蛋白。氨基肽酶N是中肠细胞刷状缘受体,对苏芸金杆菌Cry I蛋白敏感。糖基水解酶参与了多种多糖的降解以及蛋白的糖基化修饰。AMP-结合酶是脂肪酸合成代谢中重要的酶。