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由于免疫系统与中枢神经系统对胁迫环境包括生物与非生物胁迫的快速和准确应答能力,它们是动物存活必不可少的。相比于高等动物,昆虫缺乏获得性免疫反应,它们对病原菌的侵染主要依赖于先天性免疫应答。血细胞和脂肪体是组成先天性免疫反应的主要器官。虽然在一些完全变态的模式昆虫中,血细胞与脂肪体的免疫功能报道较多,但蝗虫等渐变态昆虫免疫组织对病原真菌侵染的应答研究很少。神经系统在对病原菌的侵染过程中也发挥着重要的作用,并且可能是免疫系统的调控者。然而,神经系统在昆虫对病原菌的侵染应答中的作用研究极少。化学感知和嗅觉是生物对病原检测和应答的重要组分,其中两个配体携带蛋白家族,化学感知蛋白(chemosensory protein,CSP)和气味结合蛋白(odorant binding protein,OBP),在昆虫的感知中起着重要作用,揭示它们在昆虫中的表达谱特征,有助于阐明昆虫感知病原真菌,尤其是在社会性昆虫感知和趋避感病个体的分子机制。因此,本文通过转录组分析,揭示飞蝗对真菌侵染的免疫与神经应答特征,以及社会性昆虫“红火蚁”CSP和OBP的组织表达特征。昆虫血细胞与脂肪体对昆虫病原真菌侵染的比较转录组研究通过比较转录组的方法,对东亚飞蝗特异的病原真菌(绿僵菌)侵染的整体基因应答进行分析。结果表明,脂肪体对真菌的应答主要通过激活先天性免疫相关的基因与能量代谢和发育相关的基因。相对的,血细胞基因表达应答,主要影响与膜调控相关的基因,激活细胞免疫应答和释放体液免疫因子。具体地,真菌侵染后的东亚飞蝗,血细胞和脂肪体中分别有58和3个免疫相关的unigenes差异表达。43个unigenes在两个组织中共同差异表达,包括1个溶菌酶(Lm Lys4)。昆虫神经系统对昆虫病原真菌侵染的转录应答通过对东亚飞蝗中枢神经系统(central nervous system,CNS)对绿僵菌侵染的六个代表性侵染时间点的转录组分析发现,中枢神经系统在侵染后4 h便可对绿僵菌侵染产生地应答,并且差异表达基因在侵染后72 h(体内定值后期)达到最高峰。显著影响的神经通路包括serotonergic,cholinergic,dopaminergic,GABAergic和glutamergic synapse以及synaptic vesicle cycle,long-term potentiation and depression,neurotrophin和retrograde endocannabinoid signaling的信号通路。此外,中枢神经系统范围内,很多免疫相关的基因对真菌侵染产生应答。包括Toll、Imd和JAK/STAT通路的成分,这暗示CNS自身可以启动免疫相关的应答。总体地,真菌侵染引起的差异基因表达模式与假定的CNS具监控侵染并引起行为应答和整合免疫系统应对病原侵染的假说是一致的。CSP和OBP在社会性昆虫中的表达昆虫,尤其是社会性昆虫,具有检测病原菌侵染的行为机制,包括整饰、巢保护、移除病死尸体等。CSPs和OBPs是小分子蛋白,具有气味结合和交流的功能,此外作为普遍配体结合蛋白还涉及包括在血腔内运输等很多生理过程。为进一步了解这些蛋白的生理功能,我们对红火蚁21个CSPs和17个OBPs在红火蚁不同品系、组织和发育阶段的表达进行了分析。结果显示SiCSPs和SiOBPs具有不同的品系和组织表达偏好性,并且进化亚组相关的蛋白显示类似的表达模式。这些研究为进一步研究昆虫个体水平的免疫和神经抵抗机制以及社会性昆虫的化学感知系统在对病原群体抵抗机制中的作用奠定了基础。