沃尔巴克氏体感染对黑腹果蝇头部转录组的影响

为明确沃尔巴克氏体Wolbachia对果蝇神经行为影响的分子机制,采取转录组测序技术对感染沃尔巴克氏体和未感染的黑腹果蝇Drosophila melanogaster头部样本进行转录组测序、组装、注释,筛选感染沃尔巴克氏体w Mel和未感染黑腹果蝇头部转录组间的差异表达基因,并选择差异表达基因中差异倍数较大或与神经行为相关的基因进行qPCR验证。结果表明,感染沃尔巴克氏体w Mel和未感染黑腹果蝇头部差异表达基因有679个(差异倍数≥2,P<0.05),其中,由于感染沃尔巴克氏体w Mel而上调表达的基因有566个,下调表达的基因有113个。GO功能注释分析显示,差异表达基因与代谢过程、催化和结合功能相关。KEGG通路注释分析发现,差异表达基因主要富集在蛋白消化与吸收、内分泌、神经活性配体-受体互作以及激素合成等通路中。从差异表达基因中筛选出11个基因进行qPCR验证,有9个基因的表达趋势与RNA测序结果一致。表明沃尔巴克氏体可广泛影响果蝇头部基因的表达水平,暗示可能由此影响宿主的神经行为。

Wolbachia通过免疫相关途径影响果蝇生殖

Wolbachia是广泛存在于节肢动物体内的一类胞内共生菌,为革兰氏阴性菌,可通过宿主卵的细胞质传递给子代。据推测,有40%~75%的陆生节肢动物种类中都长期存在Wolbachia,因此,Wolbachia可能是目前世界上分布最广、丰度最高的共生微生物类群。Wolbachia能够通过多种机制操纵宿主的生殖方式。精卵细胞质不亲和(cytoplasmic incompatibility, CI)是Wolbachia诱导产生的常见表型,即当Wolbachia感染的雄性与正常未感染的雌性宿主交配后,受精卵不能正常发育,大多数或全部在胚胎期死亡。本课题组在前期研究Wolbachia诱导果蝇产生CI的分子机制时,在精巢中鉴定到多个免疫相关基因的表达水平由于Wolbachia感染而发生显著改变。由于昆虫的免疫和生殖之间存在着相互关联的影响,因此我们提出如下假说:Wolbachia可能通过免疫相关途径影响了雄性果蝇的生殖。本研究首先通过qRT-PCR技术检测了12个免疫相关基因在wMel Wolbachia感染和未感染果蝇精巢中表达量的差异。结果显示,其中6个基因(kenny、vago、EbpIII、Int6、CG2736和AIF)发生了显著上调,3个(Zn72D、Drosomycin和Alien)发生显著下调(P<0. 05)。然后,我们采用UAS/Gal4系统将kenny基因过量表达或敲降,发现在精巢中过量表达或敲降kenny的果蝇与正常雌蝇交配后胚胎孵化率都显著下降(P<0. 05)。同时,笔者的研究也发现,在果蝇精巢中敲降AIF也导致其与正常雌蝇交配后胚胎孵化率显著下降。这些结果表明,Wolbachia感染引起这些免疫相关基因表达水平的改变,可能与CI相关。笔者正在采用免疫荧光染色等技术对基因敲降精巢做进一步研究,探讨基因表达改变导致雄性繁殖力下降的分子机理。