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小菜蛾抗氟苯虫酰胺种群的基因差异表达分析

发布时间:2019-08-11 20:12
【摘要】:小菜蛾(Plutella xylostella L.)属于鳞翅目菜蛾科,在世界范围内对十字花科蔬菜造成严重为害,且对大多数化学杀虫剂产生了很高水平的抗性。随着氟苯虫酰胺杀虫剂的推广应用,小菜蛾对该杀虫剂也产生了不同水平的抗性。本论文以实验室获得一个小菜蛾抗氟苯虫酰胺品系(抗氟苯虫酰胺品系FF28),及两个田间种群(敏感种群S和田间抗性种群ZC36),运用高通量测序技术(RNA-Seq),对抗性小菜蛾品系/种群进行了转录水平的研究分析,对抗性品系/种群与敏感品系小菜蛾体内差异表达的基因进行了生物学过程(biological process)和信号通路(pathway)数据富集分析,并从中筛选出与小菜蛾抗药性相关的基因,并进行了生物信息学分析,以进一步揭示小菜蛾对氟苯虫酰胺杀虫剂的抗性分子机制。主要研究结果如下:1、抗氟苯虫酰胺品系FF28和田间抗性种群ZC36与敏感种群S相比,显著差异表达的基因分别有540个(其中显著上调411个,显著下调129个)和439个(显著上调299个,显著下调140个)。2、对获得的这些差异表达显著的基因主要富集的生物学过程(简称BP)和信号通路(pathway)途径做了统计,主要集中于对刺激及化学物质的反应(response to stimulus)、环境压力反应(response to stress)、代谢过程(metabolic process)、脂类、氨基酸和蛋白质的代谢过程(lipid metabolic process、amino acid metabolism和protein metabolic process)、丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)、过氧化物酶体增殖物激活型受体(PPAR)、Wnt信号通路及酶活性调节。3、基因上调表达主要影响代谢通路中解毒酶的活性,其中FF28与ZC36之间上调表达的交集基因有218个,其中注释到生物学途径中的有50个,可能与抗性相关的途径有30余个,S-vs-FF28与ZC36-vs-FF28共同上调的有25个基因,在药剂的选择压力下,这25个基因主要富集于刺激及化学物质的反应、细胞蛋白质的代谢过程、防御反应和环境压力反应。4、氟苯虫酰胺药剂靶标受体的表达情况,FF28抗性品系与ZC36抗性种群虽然在鱼尼丁受体表达水平上没有表现出显著的差异性,但与S相比,均有显著性差异,其中ZC36抗性种群中RyR表达量下调,FF28抗性品系中表达量部分下调,但也有部分上调,这可能与种群的遗传性有关。5、发现了昆虫多种代谢解毒酶基因,如:细胞色素P450基因家族、羧酸酯酶、谷胱甘肽-S-转移酶等;发现了可能参与免疫防御反应相关的基因,如热激蛋白(Hsps)超基因家族;另有参与黑色素合成(Melanogenesis)相关的三个表达显著上调基因(XM_011551310.1、XM_011556264.1和XM_011553349.1)。
【图文】:

实验流程


图 2.1 RNA-Seq 实验流程图Fig.2.1 Principle and procedure of RNA-Seq2 标准信息分析流程图 2.2 所示,参照 NCBI 已经登录的小菜蛾基因组序列对 RNA-Seq 获得的相应的生物信息学注释分析。2.1 过滤杂质数据测序得到的原始图像数据经 base calling 软件转化为序列数据,结果以 FA(Cock PJAet al., 2010)存储并生成原始数据 raw data 或 raw reads。由于可能包含低质量序列、接头序列等,为了保证信息分析结果的可靠性,我na GAPipeline v1.5 软件,分析高通量数据的质量,将所得序列数据中碱基Sequencing quality)表示,测序错误率用 E 表示,则 Illumina HiSeqTM2000测序质量值存在以下关系:SQ =㧟10log10E(MinochenAE et al., 2011)。Ipeline v1.5 中 SQ 范围为 2 到 41,去除杂质数据得到 clean reads,数据过滤

泊松分布,分析流程,测序,参考序列


图 2.2 RNA-Seq 注释分析流程图Fig.2.2Analysis process of the RNA-Seq experiment 与参考序列比对短 reads 比对软件 SOAPaligner/soap2 把 clean reads 分别比对到参考基基 因 序 列 上 , 参 考 序 列 为 小 菜 蛾 基 因 组 www.ncbi.nlm.nih.gov/nuccore/AHIO00000000.1) 测序评估统计每个样品由 raw reads 得到的测序碱基数、clean datas 占 Raw datds 比对到参考序列上的比例以及测序饱和度分析,来评估测序的质量 基因表达量统计泊松分布,参照 Audic S 等(1997)发表在 Genome Research 上的基检测方法,假设观测到基因 A 对应的 reads 数为 x,已知在一个大文表达量只占所有基因表达量的一小部分,,在这种情况下,x 的分布服
【学位授予单位】:山东农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:S433.4

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本文编号:2525493


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