飞蝗PIWI亚家族和prmt5基因的分子特性及功能分析

发布时间：2021-09-07 20:35

　　飞蝗是世界性农业害虫,目前采用的化学防治手段带来一系列安全问题。不育昆虫技术具有物种特异性、环境友好的优点,在害虫防治中具有广阔的应用前景。因此,研究昆虫育性具有重要的理论和实践意义。PIWI亚家族蛋白主要在动物生殖腺中与piRNA结合,调控转座子沉默,维持基因组稳定性,保证正常的配子发生。在这个过程中还需要PRMT5催化PIWI亚家族蛋白N端精氨酸甲基化修饰,保证PIWI亚家族蛋白正常发挥其功能。本文以飞蝗为研究对象,对LmPIWI亚家族基因及其甲基化基因Lmprmt5的分子特性、表达特性和功能进行了探索研究,主要结果如下:1.飞蝗LmPIWI亚家族基因的分子特性分离并鉴定了飞蝗PIWI亚家族三个基因:Lmpiwi1、Lmpiwi2和Lmago3。LmPiwi1和LmPiwi2属于Piwi/Aub进化枝,LmAgo3属于Ago3进化枝。基因结构分析表明Lmpiwi1、Lmpiwi2和Lmago3分别含有16、15和17个外显子。蛋白质结构域分析表明这三个基因均具有典型的PIWI蛋白保守结构域:N-端结构域、PAZ结构域、MID结构域和PIWI结构域。在真核生物中,PIWI亚家族蛋白C... 

【文章来源】：山西大学山西省

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

果蝇piRNA的形成过程[1]

飞蝗PIWI亚家族和prmt5基因的分子特性及功能分析8精子。按照生殖细胞的不同发育程度，可把精巢管从上到下分为4个区域：原精区、生长区、成熟区和变形区。原精区主要是精原细胞分布，精原细胞由管壁细胞衍生而来，细胞肥大，细胞核也较大，位于中央，分布密集但不成群。生长区位于原精区下面，精原细胞进入后被包围形成育精囊（spermcyst，cst），呈放射状排列，精原细胞分裂形成精母细胞，也有精母细胞在这里进行有丝分裂。成熟区在生长区的下方，精母细胞在此完成减数分裂形成精细胞。变形区在精巢小管的最后，在此区域包围在育精囊中的精细胞转化成为精子，并且精子成熟后突破育精囊。此时它们往往仍聚集在一起呈束状[117-119]。图1.2雄性飞蝗生殖系统组织构造[117]Fig.1.2Malelocustreproductivesystemorganization注：tes：精巢；tesl：精小管；vd：输精管；vsm：储精囊；dej：射精管；cog：交配器。1.4研究目的和意义今年1月，沙漠蝗（Schistocercagregaria）在部分非洲国家和南亚国家暴发成灾，是25年以来最严重的蝗灾。尽管此次蝗灾没有波及到我国，并且认为沙漠蝗入侵到我国的风险很小，但仍然为我国治蝗工作提出预警。我国发生的蝗灾主要是飞蝗（东亚飞蝗），主要分布在北纬42°以南地区，以小麦、玉米等多种禾本科植物为食。

第二章飞蝗PIWI亚家族基因的分离与特性分析19图2.1飞蝗PIWI基因全长cDNA的PCR扩增电泳Fig.2.1ElectrophoretogramforPCRamplificationproductsofPIWIgenesfromL.migratoria注：M：DNAmakerDL5000，1：Lmpiwi1的扩增产物，2：Lmpiwi2的扩增产物，3：Lmago3的扩增产物2.3.2飞蝗PIWI亚家族蛋白的系统发育分析为了解这三个从飞蝗中分离出来的PIWI亚家族基因是否是果蝇PIWI亚家族基因的直系同源基因，我们选取了16种昆虫的48个PIWI亚家族成员构建系统进化树（图2.2）。结果显示，该系统进化树可以分为两个进化支，即Ago3（蓝色分支）进化支和Piwi/Aub进化支。Piwi/Aub进化枝包含三组，第一组（红色分支）包含六种双翅目昆虫，它们的Piwi和Aub像LewisS.H.描述的那样明显分为两个亚组[20]。第二组（绿色分支）包括七个来自埃及伊蚊的Piwi和来自达氏按蚊的Piwi，它们与埃及伊蚊AaPiwi6密切相关。第三组（粉色分支）包含来自其他昆虫的Piwi/Aub成员。基于此系统进化树，我们将来自飞蝗的三个PIWI蛋白命名为LmPiwi1，LmPiwi2和LmAgo3，后者被归类在Ago3进化枝。尽管LmPiwi1和LmPiwi2可能源自一个重复事件，但是它们并未像西花蓟马FoPiwi1、FoPiwi2和内华达古白蚁ZnPiwi1、ZnPiwi2一样被归类在同一个分支中，这清楚地表明它们在进化过程中已经有一定程度的分化，然而它们都不是DmAub的直系同源物[20]。并且同属直翅目的条纹草地蝗，钻形蚱和飞蝗，LmPiwi1和条纹草地蝗SlPiwi1聚在同一分支中，钻形蚱TsPiwi与它们也紧密相关，LmPiwi2与条纹草地蝗SlPiwi2聚在同一分支中，和飞蝗一样在条纹草地蝗有两个piwi/aub基因，而钻形蚱中只有一个。这两种昆虫在Ago3进化枝中都有一个与LmAgo3聚在一起的Ago3，并且其他昆虫也都拥有一个Ago3（图2.2，蓝色分支）。综

【参考文献】：
期刊论文
[1]Piwi/piRNA调控异常与男性不育症[J]. 王鑫,李智彤,刘默芳.  生命科学. 2018(02)
[2]PRMT5与JAKs/STATs通路的相互作用及其机制的研究进展[J]. 李慧,申徐良,左烨.  医学综述. 2017(09)
[3]非编码RNA对哺乳动物精子发生过程的调控[J]. 陈瑞,于帅,陈晓旭,杜健,朱振东,潘传英,曾文先.  中国农业科学. 2017(02)
[4]灵芝精氨酸甲基转移酶基因鉴定及表达分析[J]. 查良平,刘爽,赵玉洋,袁媛,黄璐琦.  中国实验方剂学杂志. 2016(15)
[5]PIWI proteins and their interactors in piRNA biogenesis,germline development and gene expression[J]. Hsueh-Yen Ku,Haifan Lin.  National Science Review. 2014(02)
[6]PIWIL1基因启动子调控的特异表达Cre重组酶的转基因猪的构建[J]. 段新平,高飞,武蓉,宋奇,韩杨,姚潮刚,纪元.  安徽农业科学. 2012(09)
[7]东亚飞蝗雄性生殖系统组织结构观察及三维可视化数字模型[J]. 李德智,娄延霞,陈义昆,连国云,刘志刚,张泽华.  应用昆虫学报. 2012(01)
[8]东亚飞蝗（Locusta migratoria manilensis Meyen）生殖系统的解剖和组织构造[J]. 刘玉素,卢宝廉.  昆虫学报. 1959(01)



本文编号：3390207