miR-11靶向Ras85D基因调控黑腹果蝇蛹体长大小的研究

发布时间：2019-01-16 01:56

【摘要】：变态发育是昆虫发育中最具特色和最为重要的现象,也是昆虫对外界环境长期适应进化的结果。根据发育过程中是否存在蛹期把昆虫分为完全变态与不完全变态两大类。完全变态昆虫被认为是昆虫纲中进化程度最高的一群,其一生要经历卵、幼虫、蛹和成虫4个阶段。通常完全变态昆虫的成虫形态和大小是由蛹个体长度大小来决定的。然而,哪些因素影响了昆虫蛹体长度的大小呢?已有的研究发现蛹体长度大小的形成涉及一系列的基因表达、网络调控和激素调节,其发育调控机制极其复杂。目前,人们对于这一机制的了解还只是冰山一角,特别是miRNA如何调控昆虫蛹期发育更是知之甚少。miRNA是一类21～24nt的非编码小RNA,其通过调控靶基因的转录后表达水平发挥生物学功能。由于成熟miRNA的片段较短以及靶基因众多等特点导致目前对miRNA确切的和多样化的功能研究较为困难,因此利用生物信息学和分子生物学实验相结合方法对miRNA调控昆虫蛹体长度大小进行深入研究,不仅对深刻揭示miRNA在昆虫变态发育中的调控机制具有重要的理论意义,而且对农业昆虫的防治也具有重要的实践价值。黑腹果蝇是完全变态昆虫同时也是经典的模式生物,因此本论文选取黑腹果蝇为研究对象,对miRNA调控黑腹果蝇的蛹体长度大小进行研究。分析黑腹果蝇miRNA的表达谱,发现miR-11在三龄幼虫后期到预蛹期均出现表达量的增加,而在其它阶段表达量较低。进一步对miR-11所属家族进化分析发现miR-11只在完全变态昆虫中保守,而不完全变态昆虫中没有发现miR-11的存在,这些结果暗示miR-11可能参与了黑腹果蝇蛹期发育调控。为了验证这一假设,论文进行了以下研究:1.利用RMCE技术和Gal4/UAS系统构建了 miR-11的敲除或缺失品系以及miR-11的过表达品系,并且对miR-11突变品系进行表型观察,发现miR-11的敲除或功能性缺失突变体品系会导致黑腹果蝇蛹体长度和重量均变大,而miR-11全身过表达品系则出现蛹期致死。对一龄幼虫、二龄幼虫、三龄幼虫、蛹和成虫五个不同发育阶段表型观察及体长测量排除了发育延迟导致蛹变长的可能,同时发现miR-11的敲除会导致蛹和雌雄成虫的体长均出现增长,而幼虫期的miR-11敲除品系与野生型相比没有显著性差异。敲除或者抑制miR-11活性能够使黑腹果蝇在变态过程中形成体长较大的蛹,暗示miR-11可能参与了黑腹果蝇蛹体长度大小的调控。2.为了揭示miR-11调控黑腹果蝇的蛹体长大小的机制,利用生物信息学技术对miR-11的189个靶基因进行信号通路富集性分析,发现这些靶基因主要涉及Ras/MAPK信号通路,并且miR-11能够靶向Ras/MAPK通路中的Ras85D和Sos基因。进一步对miR-11与Ras85D、Sos基因的靶标关系进行体内和体外验证,发现miR-11能够作用Ras85D基因的3'UTR区域,而无法靶向Sos基因的3'UTR区域,表明miR-11可能是通过靶向Ras85D基因来调控蛹体长度大小。3.为了证明是否miR-11直接靶向Ras85D来调控蛹体长度大小的形成,对靶基因Ras85D在miR-11诱导的蛹缺陷表型中的作用进行了研究。我们运用基础遗传学方法构建双突变体:同时敲除miR-11和抑制的Ras85D的功能品系,发现双突变株能够挽救了 miR-11敲除株的表型缺陷。对Ras85D和miR-11的时间表达模式分析,发现miR-11和Ras85D的表达量在化蛹以后的呈现此消彼长表达模式。这些结果表明miR-11在整个变态发育过程中抑制Ras85D的表达,并且通过直接靶向Ras85D调控蛹体长度大小的形成。综上所述,我们利用生物信息学结合分子生物学实验的有效手段,证明了黑腹果蝇miR-11可以通过直接靶向Ras85D的3'UTR进而调控蛹体长度大小的形成,最终参与了蛹期变态发育的调控。论文结果为miRNA调控昆虫变态发育提供了有力的和切实的实验证据;为深入揭示昆虫变态发育的调控机制提供了新视角和有益的启示;生物信息学和分子生物学技术相结合的手段能有效地发现miRNA的靶基因和功能,这为进一步研究miRNA的潜在功能提供了新的研究策略;揭示miR-11调控昆虫变态发育的机制将对于农业害虫防治也具有深远意义。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：Q963

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 厉曙光,张欣文,徐思红;碧萝芷对黑腹果蝇寿命影响的研究[J];上海铁道大学学报;2000年01期

2 蒋梅兰;生地对黑腹果蝇寿命的影响[J];浙江师大学报(自然科学版);2000年02期

3 程威;李冬梅;宋传超;韩伟;杨丽容;陈建明;;黑腹果蝇中辅酶Q的鉴定及其对寿命的影响[J];厦门大学学报(自然科学版);2011年03期

4 李佳琳;刘欢;那美玲;张太杰;罗志文;;野生黑腹果蝇培养条件的优化试验[J];佳木斯大学学报(自然科学版);2012年04期

5 曾庆韬,易梅生,黄红,罗曼娣,钱远槐;不同品系黑腹果蝇细胞系的建立(Ⅰ)——影响细胞系建立的某些因素[J];湖北大学学报(自然科学版);1992年01期

6 袁朝辉;不同基因型黑腹果蝇的寿命比较[J];华东师范大学学报(自然科学版);1994年03期

7 钱远槐，张菁，，薛小桥，谢爱华;黑腹果蝇（Drosophilamelanogaster）黑条体突变型的发现与初步研究[J];湖北大学学报(自然科学版);1994年03期

8 蒙世杰,李笑松;我国大陆部分地区黑腹果蝇群体线粒体DNA多态性研究[J];动物学研究;1998年04期

9 胡广安,曾庆韬,钱远槐,李守涛;中国东北地区黑腹果蝇(Drosophila melanogaster)P因子分布和来源[J];实验生物学报;2003年04期

10 李红伟;连林生;赵春江;白丽华;邓学梅;吴常信;;黑腹果蝇紫眼卷翅遗传规律的研究[J];中国农业大学学报;2006年05期

相关会议论文 前7条

1 金珊;曾庆韬;;黑腹果蝇黑条体突变型基因的定位与克隆[A];第六届动物遗传学讨论会论文集[C];2002年

2 郑雅;王玉凤;曾庆韬;刘艳玲;;Wolbachia在中国不同地理种群果蝇中的感染检测及对dHira基因表达的影响[A];第五届广东、湖南、江西、湖北四省动物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2008年

3 胡广安;曾庆韬;;Patched外显子3在黑腹果蝇种组中的分子进化[A];第六届动物遗传学讨论会论文集[C];2002年

4 刘继勇;李常青;于忠胜;黄鹏;伍洪刚;魏传贤;朱南南;沈延;陈毅序;张博;邓武民;焦仁杰;;基于TALEN介导的一种高效、简便、特异地获得黑腹果蝇突变体的方法[A];第二届模式生物与人类健康研讨会会议论文集[C];2012年

5 杨勇;曾庆韬;张亚平;;以ITS为分子标记探讨黑腹果蝇种组系统关系[A];第六届动物遗传学讨论会论文集[C];2002年

6 梅晓灯;刘金庆;黄冕;张松;;九种大型真菌活性提取物对黑腹果蝇寿命影响的实验研究[A];2006中国微生物学会第九次全国会员代表大会暨学术年会论文摘要集[C];2006年

7 黄冕;刘金庆;张松;梅晓灯;杨小兵;;4种食药用真菌活性提取物对黑腹果蝇寿命影响的研究[A];2010年中国菌物学会学术年会论文摘要集[C];2010年

相关重要报纸文章 前3条

1 记者 毛黎邋冯卫东;科学家完成12种果蝇基因比较研究[N];科技日报;2007年

2 陈薇 陈春江;宁德口岸首次截获外来生物黑腹果蝇[N];闽东日报;2011年

3 王学敏;气味可以控制生命的长短[N];农村医药报（汉）;2007年

相关博士学位论文 前4条

1 李尧;miR-11靶向Ras85D基因调控黑腹果蝇蛹体长大小的研究[D];南京师范大学;2016年

2 周丽君;UVA辐射诱导黑腹果蝇差异表达基因的研究[D];华中农业大学;2014年

3 郑雅;Wolbachia诱导昆虫宿主细胞质不亲和的分子机理研究[D];华中师范大学;2012年

4 刘振兴;夜间光照对黑腹果蝇睡眠和生存能力影响及黑腹果蝇钟蛋白Timeless与Period相互作用的调控机理[D];中国农业大学;2014年

相关硕士学位论文 前10条

1 林清彩;铃木氏果蝇和黑腹果蝇生态学特性及化学防治研究[D];山东农业大学;2015年

2 张雪兰;麻醉对黑腹果蝇协同性空间探索能力影响研究[D];吉林大学;2016年

3 曹洋;α-甲基-DL-酪氨酸对黑腹果蝇脑内酪氨酸羟化酶含量及行为活动的影响[D];东北师范大学;2016年

4 袁运;黑腹果蝇SR-like蛋白CAPER调控RNA剪接以及基因转录的研究[D];安徽农业大学;2015年

5 来守国;三种杀虫剂对斑翅果蝇和黑腹果蝇的亚致死效应研究[D];山东农业大学;2017年

6 张洁;高压对黑腹果蝇生长发育、表型变异和分子水平上影响的研究[D];吉林大学;2009年

7 刘婷;对羟基苯甲酸乙酯对黑腹果蝇雌激素相关基因表达的影响[D];陕西师范大学;2013年

8 郭巍燕;几种有毒挥发物对黑腹果蝇趋化和趋边行为的影响[D];南京农业大学;2013年

9 徐文雅;磷化氢对黑腹果蝇耙标酶的影响及其分子机制研究[D];福建农林大学;2014年

10 牟国鹏;黑腹果蝇热激蛋白基因家庭的生物信息学分析[D];重庆师范大学;2011年

本文编号：2409335