蝗虫微孢子虫寄生飞蝗的分子基础

发布时间：2017-12-08 06:03

  本文关键词：蝗虫微孢子虫寄生飞蝗的分子基础

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【摘要】：微孢子虫(Microsporidia)是一种细胞内专性寄生的单细胞真核微生物。它在自然界中广泛存在,可以寄生昆虫到哺乳动物甚至到人等绝大多数生物。迄今为止,微孢子虫门共计有超过二百个种属,已报道的微孢子虫共有1400余种,实际存在的种类可能会更多。其中,蝗虫微孢子虫(原命名为Nosema locustae,现命名 Paranosema locustae 同义 Antonospora locustae,A.locustae)细胞内专性寄生蝗虫等直翅目昆虫。本论文主要研究蝗虫微孢子虫侵染飞蝗的关键蛋白,以及通过基因组和转录组等来研究蝗虫微孢子虫寄生飞蝗的分子基础。Ⅰ.鉴定了一种参与蝗虫微孢子虫孢子形成的孢壁蛋白通过2D电泳和MALDI-TOF质谱分析,我们从蝗虫微孢子虫中分离了一个新的孢壁蛋白,命名为AlocSWP2(Antonospora lcstae sporewall protein 2)。此蛋白与其它宿主的微孢子虫部分孢壁蛋白同源,且这些蛋白中均包含四个保守的半胱氨酸。间接免疫荧光实验发现AlocSWP2表达于成熟孢子表面。进一步的免疫电镜实验显示:在孢子形成期,此蛋白还定位于宿主脂肪体细胞中的产孢体、母孢子和裂殖体的孢壁上;在孢子成熟后,大量定位于孢子的内壁。RT-PCR实验发现,蝗虫微孢子虫感染飞蝗后,AtocSWP2在第9天开始表达。进一步地,感染的飞蝗经AlocSWP2-RNAi处理后,AlocSWP2转录水平显著降低。RNAi处理的病虫存活率在第15、16、17天时显著高于未经RNAi处理的病虫。进一步分析表明RNAi处理能够降低AlocSWP2的表达,病虫的孢子含量显著低于未经RNAi处理的病虫。通过以上结果,我们发现的蝗虫微孢子虫的一个新的孢壁蛋白可能涉及孢子的形成,由此贡献宿主的死亡率。Ⅱ.完成了高质量的蝗虫微孢子虫全基因组精细序列图谱采用Illumina HiSeq和PacBio RSⅡ SMRT平台进行二代联合三代全基因组测序,de novo组装后,首次绘制了高质量的蝗虫微孢子虫完整基因组精细图谱,并提交到了 GenBank,登入号为:PRJNA353563。蝗虫微孢子虫共有17条染色体,基因组大小为3.172 Mb,每条染色体的长度范围在88.763 kb到388.82kb之间,GC含量为41.97%,有效预测的基因有1857条,几乎每条染色体基因组内部都有一个25 kb左右的高AT含量的集中区域。在此基础上,我们还对蝗虫微孢子虫全基因组进行了非编码RNA预测、重复序列分析和基因功能注释等。蝗虫微孢子虫全基因组的获得将为微孢子虫的进化以及侵染、增殖等有关的重要功能基因和通路研究奠定了基础。Ⅲ.蝗虫微孢子虫与飞蝗在转录组水平上的互作分析基于蝗虫微孢子虫完整基因组以及东亚飞蝗基因组,健康和患蝗虫微孢子虫病的飞蝗脂肪体、中肠组织分别进行转录组测序,结果表明,相比健康的飞蝗,病虫脂肪体中飞蝗的基因下调的有459个,上调的有223个。其中下调基因主要抑制飞蝗体内酚氧化酶和过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs),这些基因主要涉及病原体的黑化作用;上调基因主要涉及能量代谢的转移和宿主生物合成代谢。而病虫中肠中飞蝗的下调基因有101个,上调基因有160个,它们主要参与消化系统、免疫补体系统及蝗虫病害等。另外,蝗虫微孢子虫经由中肠进入脂肪体后,相比脂肪体而言,中肠中的蝗虫微孢子虫上调基因21个,主要涉及激活膜表面信号通路以及微孢子虫病等;下调基因24个,主要涉及激活在脂肪体中微孢子虫的能量代谢和氨基酸合成代谢以及内吞作用等。此外,在健康和患蝗虫微孢子虫病的脂肪体组织进行lncRNA测序分析后,我们共获得了 1263条飞蝗的lncRNA序列以及45条蝗虫微孢子虫的lncRNA序列;微孢子虫感染飞蝗后,在1263条飞蝗的lncRNA序列中共有45条下调,68条上调序列。它们主要与DNA/RNA的复制转录有关,且参与蛋白降解,并与转录因子和PPARs途径相关。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S476

【参考文献】

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本文编号：1265286