【摘要】：由于免疫系統(tǒng)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)對脅迫環(huán)境包括生物與非生物脅迫的快速和準確應答能力,它們是動物存活必不可少的。相比于高等動物,昆蟲缺乏獲得性免疫反應,它們對病原菌的侵染主要依賴于先天性免疫應答。血細胞和脂肪體是組成先天性免疫反應的主要器官。雖然在一些完全變態(tài)的模式昆蟲中,血細胞與脂肪體的免疫功能報道較多,但蝗蟲等漸變態(tài)昆蟲免疫組織對病原真菌侵染的應答研究很少。神經(jīng)系統(tǒng)在對病原菌的侵染過程中也發(fā)揮著重要的作用,并且可能是免疫系統(tǒng)的調(diào)控者。然而,神經(jīng)系統(tǒng)在昆蟲對病原菌的侵染應答中的作用研究極少�；瘜W感知和嗅覺是生物對病原檢測和應答的重要組分,其中兩個配體攜帶蛋白家族,化學感知蛋白(chemosensory protein,CSP)和氣味結合蛋白(odorant binding protein,OBP),在昆蟲的感知中起著重要作用,揭示它們在昆蟲中的表達譜特征,有助于闡明昆蟲感知病原真菌,尤其是在社會性昆蟲感知和趨避感病個體的分子機制。因此,本文通過轉錄組分析,揭示飛蝗對真菌侵染的免疫與神經(jīng)應答特征,以及社會性昆蟲“紅火蟻”CSP和OBP的組織表達特征。昆蟲血細胞與脂肪體對昆蟲病原真菌侵染的比較轉錄組研究通過比較轉錄組的方法,對東亞飛蝗特異的病原真菌(綠僵菌)侵染的整體基因應答進行分析。結果表明,脂肪體對真菌的應答主要通過激活先天性免疫相關的基因與能量代謝和發(fā)育相關的基因。相對的,血細胞基因表達應答,主要影響與膜調(diào)控相關的基因,激活細胞免疫應答和釋放體液免疫因子。具體地,真菌侵染后的東亞飛蝗,血細胞和脂肪體中分別有58和3個免疫相關的unigenes差異表達。43個unigenes在兩個組織中共同差異表達,包括1個溶菌酶(Lm Lys4)。昆蟲神經(jīng)系統(tǒng)對昆蟲病原真菌侵染的轉錄應答通過對東亞飛蝗中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system,CNS)對綠僵菌侵染的六個代表性侵染時間點的轉錄組分析發(fā)現(xiàn),中樞神經(jīng)系統(tǒng)在侵染后4 h便可對綠僵菌侵染產(chǎn)生地應答,并且差異表達基因在侵染后72 h(體內(nèi)定值后期)達到最高峰。顯著影響的神經(jīng)通路包括serotonergic,cholinergic,dopaminergic,GABAergic和glutamergic synapse以及synaptic vesicle cycle,long-term potentiation and depression,neurotrophin和retrograde endocannabinoid signaling的信號通路。此外,中樞神經(jīng)系統(tǒng)范圍內(nèi),很多免疫相關的基因?qū)φ婢秩井a(chǎn)生應答。包括Toll、Imd和JAK/STAT通路的成分,這暗示CNS自身可以啟動免疫相關的應答�？傮w地,真菌侵染引起的差異基因表達模式與假定的CNS具監(jiān)控侵染并引起行為應答和整合免疫系統(tǒng)應對病原侵染的假說是一致的。CSP和OBP在社會性昆蟲中的表達昆蟲,尤其是社會性昆蟲,具有檢測病原菌侵染的行為機制,包括整飾、巢保護、移除病死尸體等。CSPs和OBPs是小分子蛋白,具有氣味結合和交流的功能,此外作為普遍配體結合蛋白還涉及包括在血腔內(nèi)運輸?shù)群芏嗌磉^程。為進一步了解這些蛋白的生理功能,我們對紅火蟻21個CSPs和17個OBPs在紅火蟻不同品系、組織和發(fā)育階段的表達進行了分析。結果顯示SiCSPs和SiOBPs具有不同的品系和組織表達偏好性,并且進化亞組相關的蛋白顯示類似的表達模式。這些研究為進一步研究昆蟲個體水平的免疫和神經(jīng)抵抗機制以及社會性昆蟲的化學感知系統(tǒng)在對病原群體抵抗機制中的作用奠定了基礎。
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【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S433

【參考文獻】

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1 ;Structure,Binding Characteristics,and 3D Model Prediction of a Newly Identified Odorant-Binding Protein from the Cotton Bollworm,Helicoverpa armigera (Hübner)[J];Journal of Integrative Agriculture;2012年03期

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本文編號：2335702