本文關(guān)鍵詞：蝗蟲微孢子蟲寄生飛蝗的分子基礎(chǔ)

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【摘要】：微孢子蟲(Microsporidia)是一種細胞內(nèi)專性寄生的單細胞真核微生物。它在自然界中廣泛存在,可以寄生昆蟲到哺乳動物甚至到人等絕大多數(shù)生物。迄今為止,微孢子蟲門共計有超過二百個種屬,已報道的微孢子蟲共有1400余種,實際存在的種類可能會更多。其中,蝗蟲微孢子蟲(原命名為Nosema locustae,現(xiàn)命名 Paranosema locustae 同義 Antonospora locustae,A.locustae)細胞內(nèi)專性寄生蝗蟲等直翅目昆蟲。本論文主要研究蝗蟲微孢子蟲侵染飛蝗的關(guān)鍵蛋白,以及通過基因組和轉(zhuǎn)錄組等來研究蝗蟲微孢子蟲寄生飛蝗的分子基礎(chǔ)。Ⅰ.鑒定了一種參與蝗蟲微孢子蟲孢子形成的孢壁蛋白通過2D電泳和MALDI-TOF質(zhì)譜分析,我們從蝗蟲微孢子蟲中分離了一個新的孢壁蛋白,命名為AlocSWP2(Antonospora lcstae sporewall protein 2)。此蛋白與其它宿主的微孢子蟲部分孢壁蛋白同源,且這些蛋白中均包含四個保守的半胱氨酸。間接免疫熒光實驗發(fā)現(xiàn)AlocSWP2表達于成熟孢子表面。進一步的免疫電鏡實驗顯示:在孢子形成期,此蛋白還定位于宿主脂肪體細胞中的產(chǎn)孢體、母孢子和裂殖體的孢壁上;在孢子成熟后,大量定位于孢子的內(nèi)壁。RT-PCR實驗發(fā)現(xiàn),蝗蟲微孢子蟲感染飛蝗后,AtocSWP2在第9天開始表達。進一步地,感染的飛蝗經(jīng)AlocSWP2-RNAi處理后,AlocSWP2轉(zhuǎn)錄水平顯著降低。RNAi處理的病蟲存活率在第15、16、17天時顯著高于未經(jīng)RNAi處理的病蟲。進一步分析表明RNAi處理能夠降低AlocSWP2的表達,病蟲的孢子含量顯著低于未經(jīng)RNAi處理的病蟲。通過以上結(jié)果,我們發(fā)現(xiàn)的蝗蟲微孢子蟲的一個新的孢壁蛋白可能涉及孢子的形成,由此貢獻宿主的死亡率。Ⅱ.完成了高質(zhì)量的蝗蟲微孢子蟲全基因組精細序列圖譜采用Illumina HiSeq和PacBio RSⅡ SMRT平臺進行二代聯(lián)合三代全基因組測序,de novo組裝后,首次繪制了高質(zhì)量的蝗蟲微孢子蟲完整基因組精細圖譜,并提交到了 GenBank,登入號為:PRJNA353563�；认x微孢子蟲共有17條染色體,基因組大小為3.172 Mb,每條染色體的長度范圍在88.763 kb到388.82kb之間,GC含量為41.97%,有效預測的基因有1857條,幾乎每條染色體基因組內(nèi)部都有一個25 kb左右的高AT含量的集中區(qū)域。在此基礎(chǔ)上,我們還對蝗蟲微孢子蟲全基因組進行了非編碼RNA預測、重復序列分析和基因功能注釋等�；认x微孢子蟲全基因組的獲得將為微孢子蟲的進化以及侵染、增殖等有關(guān)的重要功能基因和通路研究奠定了基礎(chǔ)。Ⅲ.蝗蟲微孢子蟲與飛蝗在轉(zhuǎn)錄組水平上的互作分析基于蝗蟲微孢子蟲完整基因組以及東亞飛蝗基因組,健康和患蝗蟲微孢子蟲病的飛蝗脂肪體、中腸組織分別進行轉(zhuǎn)錄組測序,結(jié)果表明,相比健康的飛蝗,病蟲脂肪體中飛蝗的基因下調(diào)的有459個,上調(diào)的有223個。其中下調(diào)基因主要抑制飛蝗體內(nèi)酚氧化酶和過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs),這些基因主要涉及病原體的黑化作用;上調(diào)基因主要涉及能量代謝的轉(zhuǎn)移和宿主生物合成代謝。而病蟲中腸中飛蝗的下調(diào)基因有101個,上調(diào)基因有160個,它們主要參與消化系統(tǒng)、免疫補體系統(tǒng)及蝗蟲病害等。另外,蝗蟲微孢子蟲經(jīng)由中腸進入脂肪體后,相比脂肪體而言,中腸中的蝗蟲微孢子蟲上調(diào)基因21個,主要涉及激活膜表面信號通路以及微孢子蟲病等;下調(diào)基因24個,主要涉及激活在脂肪體中微孢子蟲的能量代謝和氨基酸合成代謝以及內(nèi)吞作用等。此外,在健康和患蝗蟲微孢子蟲病的脂肪體組織進行l(wèi)ncRNA測序分析后,我們共獲得了 1263條飛蝗的lncRNA序列以及45條蝗蟲微孢子蟲的lncRNA序列;微孢子蟲感染飛蝗后,在1263條飛蝗的lncRNA序列中共有45條下調(diào),68條上調(diào)序列。它們主要與DNA/RNA的復制轉(zhuǎn)錄有關(guān),且參與蛋白降解,并與轉(zhuǎn)錄因子和PPARs途徑相關(guān)。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S476

【參考文獻】

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本文編號：1265286