柞蚕幼虫体壁转录组测序与胆绿素相关基因的分析

发布时间：2020-11-22 11:36

　　 野生柞蚕(Antheraea pernyi)幼虫的体色为青色,经过长期的自然和人工选择,形成了青黄色、黄色、蓝色和白色4大体色血统。在实践生产中,幼虫体色一直是柞蚕育种的重要形态标记性状。然而关于柞蚕幼虫体色分化的分子机制仍知之甚少,目前为止未见有与柞蚕幼虫体色相关基因被克隆的报道。鳞翅目幼虫呈现出绿色,是因为他们体内存在一种蓝色色素,即胆绿素(Bilins),胆绿素与蛋白质结合形成胆绿素结合蛋白(Bilin Binding Protein,BBP)。胆绿素还原酶B(Biliverdin reductase B,BVRB)可催化血红素降解过程中产生的胆绿素还原成胆红素。本研究利用柞蚕青蚕品种选大与黄蚕品种沈黄杂交,选取F_2代中青、黄个体的5龄第10天幼虫的体壁,使用Illumina测序平台对其进行转录组测序,利用GO、COG、eggNOG和KEGG对差异表达基因进行功能注释;利用Nr数据库的注释结果筛选柞蚕幼虫体色相关基因。这些基因的鉴定,为进一步研究他们的功能及青蚕与黄蚕体色分化的分子机制奠定了基础。主要研究结果如下:1.从柞蚕青、黄幼虫的体壁转录组数据库共得到9.16 Gb Clean data,COG、KEGG、Go和eggNOG分类中差异表达的unigene分别为412、452、590和970个;剔除未注释基因,在Nr数据库中共筛选到972个差异表达基因,其中上调部分为410个,下调部分为562个。2.基于转录组数据,共筛选到胆绿素相关基因8个,其中包括胆绿素结合蛋白(BBP)基因5个,载脂蛋白D(apolipoprotein D)基因1个,类虫青素蛋白基因1个(insecticyanin A-like protein)和胆绿素还原酶基因B(Biliverdin reductase B,BVRB)1个。论文完成了3个胆绿素相关基因(ApBBP1,ApBBP2和ApBVRB)的克隆,他们在所有受试的青、黄蚕个体的组织器官中均有表达;ApBBP1和ApBBP2在体壁中的表达量具有显著差异;qRT-PCR结果表明,ApBBP1和ApBBP2可能在柞蚕青、黄幼虫体色分化中起关键作用。3.胆绿素还原酶活性分析结果表明,青蚕幼虫血淋巴、丝腺和脂肪体中的酶活性高于黄蚕,且在青、黄幼虫个体之间的血淋巴与丝腺存在极显著差异,推测可能由于血淋巴中酶活性而导致柞蚕幼虫青、黄体色差异。
【学位单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S885.1
【部分图文】：

黄色柞蚕幼虫比青色柞蚕幼虫表现出更高的抵抗干旱和抵抗高温的能14）。刘彦群等（2006）利用 RAPD 分子标记技术，对分属于 4 个体色种进行了多态性分析，认为体色与品种的遗传划分之间的相关性不大利用 ISSR 分子标记的方法亦得出了相同的结论。（1981）利用体色较稳定的蚕品种进行杂交试验，其中包括：白银×、白银×兰蚕、红蚕×青蚕、黄蚕×青蚕，杂交的 F1代即出现体色蚕的 F1代出现淡兰、水清、青白蚕和绿蚕，体色大致为亲本中间型都可以分出 3、4 个类型，找不出有规律的数字比，因此苏伦安认为间符合“三原色”原理；罗玉功（1994）利用绿、黄两种不同幼虫体杂交试验，不论正反交体色分离的结果是 F1的体色为中间型，F2的和 F1相同的表现型，即绿色、黄绿色、黄色，且比例为 1:2:1；刘治国（验查明了中国柞蚕幼虫体色红色（鲁红）、黄色（小杏黄）、黄绿色基因和遗传方式，认为控制体色基因的 G、Y、R 位于不同染色体上，G 表现型为黄绿色、G、Y 共存表现型为黄色，G、Y、R 共存表现（2017）也通过杂交试验调查分析了柞蚕幼虫蓝体色和青绿体色的遗传

图 2.2 柞蚕青、黄幼虫体壁差异表达 unigene 的 GO 分类Fig. 2.2 GO classifications of differential expressed unigenes of ApEpC and ApEpY4 COG 分类COG（Cluster of Orthologous Groups of proteins）数据库是基于细菌、藻类、真核生系统进化关系构建得到的，利用 COG 数据库可以对基因产物进行差异表达基因分柞蚕青蚕体壁（ApEpC）与黄蚕体壁（ApEpY）差异表达基因 COG 分类统计结果 2.3，柞蚕青、黄幼虫体壁中共有 412 个差异表达 unigene 被成功注释，其中碳水化的运输和代谢（Carbohydrate transport and metabolism）中的 unigene 数量最多，共9个差异表达unigene被注释，在细胞内运输、分泌和囊泡运输（Intracellular traffickingetion, and vesicular transport）中数量最少，只有 3 个差异表达 unigene 被注释。

图 2.3 柞蚕青、黄幼虫体壁差异表达 unigene 的 COG 分类Fig. 2.3 COG classifications of differential expressed unigenes of ApEpC and ApEpY eggNOG 分类eggNOG 数据库是对差异表达基因进行了功能描述和功能分类的注释，柞蚕青、黄体壁差异表达基因 eggNOG 分类统计结果如图 2.4，青色柞蚕幼虫体壁（ApEpC）色柞蚕幼虫体壁（ApEpY）中共有 970 个差异表达 unigene 被成功注释，其中在未能（Function unknown）中的差异表达 unigene 数量最多，共有 463 个，在细胞周期、细胞分裂和染色体分裂（Cell cycle, control, cell division, chromosome division）中最少，只有 1 个差异表达 unigene 被注释。
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本文编号：2894578