基于甲虫小胸鳖甲低温转录组的免疫相关基因的发掘及差异表达基因抗菌肽的初步研究

发布时间：2022-12-09 19:24

　　小胸鳖甲（Microdera punctipennis）隶属于鞘翅目拟步甲科,是新疆的特有种,分布在新疆北部的准噶尔盆地古尔班通古特沙漠。该地区气候严酷,冬季漫长严寒,具有季节性温差和夏季昼夜温差巨大的特点。甲虫M.punctipennis适应当地环境,进化出了对寒冷和极端温度变化等多种逆境胁迫的适应性,而对其耐寒性的研究有助于了解昆虫对极端荒漠环境的适应性机制。在低温条件下,昆虫不仅要应对低温胁迫,而且由于其细胞代谢降低,还会受到微生物病原体的胁迫。因此,昆虫的耐寒性在一定程度上也取决于它们与病原体等生物应激源的相互作用,因而了解低温如何激活昆虫的免疫反应十分必要。目前,相关方面的研究十分有限。M.punctipennis成虫越冬期持续近5个月,利用转录组测序分析发现,低温激活了多种免疫相关基因的差异表达。然而,低温与免疫反应之间的功能关系尚不清楚。本研究旨在从转录水平上回答低温激活甲虫M.punctipennis免疫系统的哪些基因,以及这些免疫相关基因在不同低温条件下的转录水平有何不同,即寒冷如何激活免疫。本研究利用甲虫M.punctipennis低温转录组数据注释和筛选了免疫相关... 

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 昆虫低温生态与免疫应激及防御研究进展
    1 低温环境下的生态免疫学：免疫在昆虫越冬存活中的作用
        1.1 昆虫免疫的热依赖性
        1.2 昆虫越冬的季节性免疫
        1.3 冬季气候变化对昆虫免疫的影响
        1.4 生物热力学与生态免疫学研究的前景
    2 昆虫低温应激和免疫防御的相互作用的研究进展
        2.1 生理水平研究昆虫低温应激和免疫防御的相互作用的研究进展
        2.2 分子水平研究昆虫低温应激和免疫防御的相互作用的研究进展
    3 抗菌肽Attacin在昆虫免疫系统和耐寒机制中的研究进展
    4 小胸鳖甲耐寒性机制的研究进展
    5 研究目的及意义
第二章 基于小胸鳖甲转录组的免疫相关基因发掘
    引言
    1 材料和方法
        1.1 样品采集、处理及测序
        1.2 原始序列拼接组装
        1.3 unigene功能注释和分类
        1.4 重要免疫相关基因的筛选和比较
    2 结果
        2.1 基于昆虫数据库的M.punctipennis测序数据的组装及功能注释
        2.2 M.punctipennis免疫相关基因的筛选与分析
            2.2.1 模式识别受体基因的筛选
            2.2.2 免疫信号通路相关基因的筛选
            2.2.3 免疫效应因子的筛选
        2.3 M.punctipennis免疫信号通路汇总图
    3 讨论
        3.1 模式识别受体
        3.2 免疫信号通路
            3.2.1 调制因子
            3.2.2 免疫信号通路及其调控
        3.3 免疫效应因子
    4 总结
第三章 转录水平分析低温对小胸鳖甲免疫反应的影响
    引言
    1 材料和方法
        1.1 样品采集、处理及测序
        1.2 原始序列拼接组装
        1.3 unigene功能注释和分类
        1.4 差异表达及富集分析
        1.5 低温响应的免疫相关DEG共表达分析
        1.6 免疫相关基因DEG共表达模块与温度的关联分析
        1.7 低温响应的免疫相关基因DEG参与的通路网络分析
    2 结果
        2.1 M.punctipennis低温转录组的差异表达基因DEG分析
        2.2 低温转录组中免疫相关的DEG分析
        2.3 低温转录组中免疫相关DEG的 GO功能分类
        2.4 低温转录组中免疫相关DEG的 KEGG聚类分析
        2.5 低温转录组中免疫信号传导基因的差异表达分析
        2.6 M.punctipennis免疫相关基因的共表达分析
            2.6.1 免疫相关基因聚类成共表达模块
            2.6.2 M.punctipennis免疫共表达模块与温度的关联
        2.7 M.punctipennis免疫相关基因参与调控的信号通路网络
    3 讨论
        3.1 RNA-Seq分析M.punctipennis DEG的综合概况
        3.2 RNA-Seq分析M.punctipennis免疫相关基因DEG的综合概况
        3.3 低温下M.punctipennis免疫信号通路的转录变化
        3.4 与低温紧密相关的M.punctipennis免疫相关基因
        3.5 与低温紧密相关的M.punctipennis免疫相关通路
    4 结论
第四章 小胸鳖甲RT-qPCR内参基因筛选和表达稳定性分析
    引言
    1 材料和方法
        1.1 昆虫饲养
        1.2 M.punctipennis试虫处理
        1.3 提取试虫样本的总RNA和反转录cDNA
        1.4 内参基因的选择及引物设计
        1.5 构建标准质粒
        1.6 RT-qPCR检测候选内参基因
        1.7 RT-qPCR验证RNA-seq差异表达分析结果
        1.8 数据处理和分析
    2 结果
        2.1 M.punctipennis总 RNA的质量
        2.2 绘制标准曲线评价引物的扩增效率及特异性
        2.3 M.punctipennis5 个候选内参基因的表达水平分析
        2.4 M.punctipennis不同发育历期的候选内参基因的表达稳定性
        2.5 M.punctipennis不同组织的候选内参基因的表达稳定性
        2.6 M.punctipennis不同温度处理样品的候选内参基因的表达稳定性
        2.7 M.punctipennis所有供试样本的候选内参基因的表达稳定性
        2.8 M.punctipennis转录组差异性表达分析结果的验证
    3 讨论
    4 结论
第五章 小胸鳖甲冷诱导的抗菌肽Attacin克隆及表达分析
    引言
    1 材料与方法
        1.1 M.punctipennis成虫采集及饲养
        1.2 试虫的处理与RNA的提取
        1.3 Mpattacin基因克隆ORF全长序列
        1.4 Mpattacin生物信息学分析
        1.5 RT-qPCR分析Mpattacin基因表达水平
        1.6 Mpattacin原核表达及纯化
        1.7 蛋白抑菌活性检测
    2 结果
        2.1 冷诱导的Mpattacin基因的克隆与序列分析
        2.2 Mpattacin二级结构的分析
        2.3 Mpattacin三级结构与基序、结构域分析
        2.4 Mpattacin多序列比对和系统进化分析
        2.5 Mpattacin基因荧光定量PCR的标准曲线
        2.6 Mpattacin的组织特异性表达谱
        2.7 Mpattacin响应低温胁迫的表达谱
        2.8 Mpattacin原核表达纯化与功能分析
    3 讨论
        3.1 Mpattacin的克隆和抑菌活性分析
        3.2 Mpattacin的低温表达谱分析
总结与展望
参考文献
附录
    附录1
    附录2
致谢
个人简介


【参考文献】：
期刊论文
[1]二化螟实时荧光定量PCR内参基因筛选和表达稳定性评价[J]. 徐红星,王国荣,鲁艳辉,杨亚军,郑许松,田俊策,吕仲贤.  中国水稻科学. 2019(01)
[2]昆虫天然免疫相关基因研究进展[J]. 刘小民,袁明龙.  遗传. 2018(06)
[3]准噶尔小胸鳖甲短时低温胁迫响应的转录组分析[J]. 库尔班·吐松,陆雪莹,刘小宁,马纪.  昆虫学报. 2016(06)
[4]松墨天牛化学感受组织荧光定量PCR内参基因的鉴定与筛选[J]. 冯波,郭前爽,毛必鹏,杜永均.  昆虫学报. 2016(04)
[5]不利环境对昆虫抗氧化酶影响的研究进展[J]. 唐维媛,强奉群,邢丛丛,董永刚,张义明.  贵州农业科学. 2016(01)
[6]荒漠甲虫小胸鳖甲胞外信号调节激酶ERK基因的克隆与低温表达谱分析[J]. 孟闪闪,李洁琼,阮梦鸽,陆雪莹,马纪.  环境昆虫学报. 2015(05)
[7]荒漠昆虫小胸鳖甲Ras GTP酶激活蛋白基因MpRasGAP的克隆及低温表达分析[J]. 阮梦鸽,李洁琼,孟闪闪,马纪.  昆虫学报. 2015(04)
[8]荒漠昆虫小胸鳖甲抗菌肽Attacin基因的克隆及低温表达模式分析[J]. 李洁琼,陆雪莹,刘小宁,马纪.  昆虫学报. 2013(12)
[9]昆虫天然免疫反应分子机制研究进展[J]. 张明明,初源,赵章武,安春菊.  昆虫学报. 2012(10)
[10]小胸鳖甲各龄期幼虫过冷却点的测定[J]. 刘晓静,石萌,马纪.  新疆农业科学. 2012(06)

硕士论文
[1]准噶尔小胸鳖甲和光滑鳖甲的生物学特性及其人工饲养体系的研究[D]. 王岩.新疆大学 2010
[2]温度对病毒介导的RNA沉默的影响及转基因植株病毒抗性的传导[D]. 孙燕霞.山东农业大学 2007



本文编号：3715238