發(fā)布時(shí)間：2017-12-23 14:17

  本文關(guān)鍵詞：基于組學(xué)的蚯蚓（Amynthas heterochaetus）自身免疫系統(tǒng)及腸道微生物群落協(xié)同防御機(jī)理研究　出處：《中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

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【摘要】：蚯蚓生活在復(fù)雜的土壤環(huán)境中,時(shí)刻與各類(lèi)微生物親密接觸,但其僅具天然免疫系統(tǒng),是如何成功的防御病原菌的呢?本研究以高致病性的腸出血性大腸桿菌E.coli O157:H7作為脅迫因子,利用第二代測(cè)序技術(shù)(Illumina,pair-end)、同位素標(biāo)記相對(duì)和絕對(duì)定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)技術(shù),對(duì)E.coli O157:H7脅迫下異毛遠(yuǎn)盲蚓免疫相關(guān)的基因和蛋白進(jìn)行篩選；同時(shí),還利用T-RFLP技術(shù)和16S rRNA克隆文庫(kù)技術(shù),對(duì)脅迫過(guò)程中異毛遠(yuǎn)盲蚓腸道中的細(xì)菌群落的響應(yīng)進(jìn)行研究。主要研究結(jié)果為：(1)構(gòu)建了第一個(gè)亞洲野生型蚯蚓的轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組信息庫(kù),并完成了功能注釋。通過(guò)Nr注釋,發(fā)現(xiàn)異毛遠(yuǎn)盲蚓的轉(zhuǎn)錄組的蛋白編碼序列與海蠕蟲(chóng)(Capitella teleta,28%)和水蛭(Helobdella robusta,20.1%)有較高的相似性；此外,還與屬于軟體動(dòng)物門(mén)的巨牡蠣(Crassostrea gigas,8.2%)、青螺(Lottia gigantea,4.2%)、海兔(Aplysia californica,3.6%)也具有相似性,這從功能基因組水平上說(shuō)明了環(huán)節(jié)動(dòng)物門(mén)與軟體動(dòng)物門(mén)具有較近的進(jìn)化關(guān)系(2)通過(guò)比較轉(zhuǎn)錄組學(xué)和比較蛋白質(zhì)組學(xué)分析,以及轉(zhuǎn)錄組與蛋白質(zhì)組聯(lián)合分析,發(fā)現(xiàn)了130個(gè)與異毛遠(yuǎn)盲蚓體內(nèi)蛋白質(zhì)泛素化過(guò)程有關(guān)的基因及蛋白,并對(duì)其中51個(gè)表達(dá)量發(fā)生顯著變化免疫相關(guān)基因及蛋白的功能進(jìn)行了注釋。發(fā)現(xiàn)了22個(gè)與異毛遠(yuǎn)盲蚓補(bǔ)體系統(tǒng)有關(guān)的基因及蛋白,并對(duì)其中17個(gè)表達(dá)量發(fā)生顯著變化的免疫相關(guān)基因及蛋白的功能進(jìn)行了注釋。從而證明了蛋白質(zhì)泛素化和補(bǔ)體系統(tǒng)在異毛遠(yuǎn)盲蚓免疫體系中具有重要作用。(3)研究了外源性細(xì)菌群落在通過(guò)異毛遠(yuǎn)盲蚓腸道時(shí),細(xì)菌總數(shù)、群落結(jié)構(gòu)以及E.coli0157：H7數(shù)量的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)E.coli O157:H7的數(shù)量在進(jìn)入異毛遠(yuǎn)盲蚓的消化道后,首先會(huì)被嗉囔和砂囊的物理消化作用削減。在進(jìn)入腸道后,腸道細(xì)菌群落對(duì)E.coli O157:H7的削減作用主要發(fā)生在腸道前部；而腸道中部的細(xì)菌群落則表現(xiàn)出對(duì)E.coli O157:H7數(shù)量的調(diào)控,對(duì)高濃度的E.coli O157:H7(每克內(nèi)容物干重中大于104)表現(xiàn)出抑制作用,而對(duì)低濃度的E.coli O157:H7表現(xiàn)出促進(jìn)作用；腸道后部的細(xì)菌群落相對(duì)穩(wěn)定,其細(xì)菌總數(shù)和群落結(jié)構(gòu)均不易受到影響。Pseudomonadaceae(假單胞菌)和Clostridiaceae(梭菌)是參與應(yīng)對(duì)E.coli O157:H7脅迫的主要腸道菌群,它們的數(shù)量變化具有誘導(dǎo)性。(4)研究了不同細(xì)菌群落的食物在通過(guò)異毛遠(yuǎn)盲蚓腸道過(guò)程中,細(xì)菌總數(shù)和群落結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)了異毛遠(yuǎn)盲蚓的嗉囔和砂囊對(duì)革蘭氏陰性細(xì)菌具有選擇性削減作用,這種作用可能與細(xì)胞壁的成分有關(guān)；異毛遠(yuǎn)盲蚓的腸道細(xì)菌群落具有內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制,可以抵御外源性細(xì)菌的干擾,保持群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；在嗉囔和砂囊的選擇性削減作用與腸道細(xì)菌群落的內(nèi)穩(wěn)態(tài)機(jī)制的共同作用下,異毛遠(yuǎn)盲蚓的消化道對(duì)外源性細(xì)菌群落產(chǎn)生了“歸一化”效應(yīng),這種效應(yīng)可以使不同食物中的細(xì)菌群落在經(jīng)過(guò)異毛遠(yuǎn)盲蚓的消化道后,其細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)趨于一致。綜上,異毛遠(yuǎn)盲蚓防御E.coli O157:H7的生態(tài)免疫體系是由自身的免疫系統(tǒng)和腸道菌群的協(xié)助免疫組成的。蛋白質(zhì)泛素化和補(bǔ)體系統(tǒng)在異毛遠(yuǎn)盲蚓的免疫系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用,而腸道細(xì)菌的協(xié)同防御又可以幫助宿主降低致病菌的脅迫程度。我們構(gòu)建的異毛遠(yuǎn)盲蚓轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫(kù),可以為蚯蚓代謝、生殖、免疫的機(jī)理研究,以及后續(xù)的基因組學(xué)研究提供重要參考；異毛遠(yuǎn)盲蚓消化道對(duì)外源性細(xì)菌群落“歸一化”效應(yīng)及其腸道細(xì)菌群落內(nèi)穩(wěn)態(tài)的發(fā)現(xiàn)可以為研究蚯蚓的適應(yīng)性機(jī)制提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：Q78;Q93
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本文編號(hào)：1324219