不同家蚕品种五龄幼虫期与蛹期中肠细菌组成与功能差异分析

【目的】分析生命力及茧层率不同的家蚕Bombyx mori品种间中肠细菌组成的差异及其对生命力与蚕茧量等性状的影响。【方法】基于长期的家蚕资源饲养调查成绩,选取了高生命力家蚕品种932G和高丝量品种2041J作为实验材料,收集5龄幼虫和蛹的中肠,采用高通量测序平台对中肠细菌16S rDNA进行测序分析,比较不同品种及不同发育阶段家蚕中肠细菌组成及其功能的差异。【结果】分别获得932G和2041J 5龄幼虫期中肠细菌399和453个可操作分类单元(operational taxonomic unit,OTU),蛹期OTU数目分别为138和162个。5龄幼虫期中肠优势菌门是变形菌门(Proteobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)及放线菌门(Actinobacteriota),优势属是甲基杆菌属Methylobacterium,丰度最高,其次为葡萄球菌属Staphylococcus。有多个菌属的相对丰度在932G和2041J间差异显著,其中德沃斯菌属Devosia、罗尔斯通菌属Ralstonia、硝化螺旋菌属Nitrospira、短杆菌属Brachybacterium、罗氏菌属Rothia、葡萄球菌属及劳氏菌属Lawsonella等在932G 5龄幼虫中肠中的丰度显著高于在2041J 5龄幼虫中肠中的,而假单胞菌属Pseudomonas、甲基杆菌属、不动杆菌属Acinetobscter、管道杆菌属Cloacibacterium、明串珠菌属Leuconostoc、丙酸杆菌属Propionibacteriaceae、嗜冷杆菌属Psychrobacter、鞘氨醇菌属Sphingobium和拟杆菌属Bacteroides等在2041J 5龄幼虫中肠中的相对丰度显著高于932G 5龄幼虫中肠中的。932G和2041J 5龄幼虫中肠细菌分别有77%和78%的功能基因富集在KEGG代谢通路上,其次是富集在环境信息处理和遗传信息处理通路的功能基因;932G的5龄幼虫中肠中硝酸盐还原、氮气呼吸、硝酸盐呼吸、亚硝酸盐呼吸及固氮等功能菌群占比高于2041J 5龄幼虫中肠中的,2041J 5龄幼虫中肠中化学异养、尿素分解、甲醇氧化等功能菌群占比高于932G 5龄幼虫中肠中的。5龄幼虫中肠细菌组成与蛹的显著不同,蛹中肠变形菌门欧文氏菌属Erwinia为优势属,且蛹期两个品种间欧文氏菌属相对丰度无显著差异;932G蛹中肠细菌氨基酸转运与代谢、胞外分泌与转运、碳水化合物转运与代谢和无机盐转运与代谢等功能基因相对丰度显著高于5龄幼虫中的。【结论】家蚕5龄幼虫期中肠细菌组成和预测功能在家蚕高生命力品种932G与高丝量品种2041J间差异显著,蛹期中肠细菌组成与功能与5龄期显著不同,且蛹期中肠细菌的相对丰度在两个品种间无显著差异。这些研究结果可以为进一步探讨肠道微生物在家蚕抗逆、耐药、抗病及其蛋白质合成与转化等方面的作用及其家蚕品种选育提供参考。

不同养殖阶段的大口黑鲈肠道结构和肠道微生物组成变化的比较

为了探究不同养殖阶段的大口黑鲈(Micropterus salmoides)肠道组织学结构和肠道微生物组成的变化,本研究挑选孵化后第5、25、45和180天的大口黑鲈,分别代表开口摄食、转食人工配合饲料、适应人工配合饲料和成鱼养殖4个阶段,采集肠道组织,制作组织切片和测定消化酶活性,并提取DNA进行16S rDNA高通量测序分析。结果显示:大口黑鲈在第5、25、45和180天的肠道结构形态随着养殖周期延长而不断完善,其中肠道绒毛高度和杯状细胞数量不断增多。第45天幼鱼肠道淀粉酶活性显著高于第5天仔鱼(P<0.05),但脂肪酶和蛋白酶活性无显著变化(P>0.05);第25天稚鱼3种消化酶活性最低,而第180天成鱼消化酶活性最高。此外,通过16S rDNA测序,从4组大口黑鲈肠道中共鉴定出了19个门和336个属,其中变形菌门是大口黑鲈的核心菌门,占所有肠道微生物的90.61%。气单胞菌属在第5天大口黑鲈肠道中占据优势地位,而第25天稚鱼肠道微生物群多样性具有显著优势,其中假单胞菌属、乳球菌属和不动杆菌属相对丰度增加;第45天幼鱼肠道中假单胞菌属和芽孢杆菌属相对丰度较高,第180天成鱼肠道中检测出以邻单胞菌属为代表的新优势菌群。综上所述,转食投喂人工配合饲料会改变大口黑鲈肠道消化酶活性,并驱动肠道优势微生物由气单胞菌属向假单胞菌属、乳球菌属等转变。

胁迫意大利蜜蜂幼虫肠道的球囊菌的转录组分析

【目的】本研究旨在通过趋势分析对胁迫意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称意蜂)幼虫肠道的球囊菌Ascosphaera apis的差异表达基因(DEGs)进行转录组分析。【方法】将纯化的球囊菌孢子配制为1×107孢子/m L的饲料饲喂意蜂3日龄幼虫,利用Illumina Hi Seq 2500平台对球囊菌胁迫的意蜂幼虫肠道c DNA进行测序,将过滤得到的有效读段(clean reads)映射(mapping)到核糖体数据库及意蜂参考基因组,最后将未映射上的reads映射到本课题组组装并注释的球囊菌参考转录组。利用STEM软件对DEGs进行趋势分析。利用WEGO软件对显著表达模式中的DEGs进行GO富集分析。利用Blastall对显著表达模式中的DEGs进行KEGG代谢通路富集分析。最后,通过对随机选取的6个DEGs进行RT-q PCR分析,对RNA-seq数据进行验证。【结果】球囊菌胁迫意蜂幼虫肠道样品的Illumina测序共得到球囊菌的25 454 076条原始读段(raw reads),经过滤得到24 909 820条clean reads,Q30均在93.46%以上。趋势分析结果显示,19 893个DEGs聚类为8个表达模式,其中有12 151个DEGs聚类为3个表现为显著上调趋势的表达模式。GO富集分析结果显示,表现上调趋势的DEGs富集在40个GO term,富集基因数最多的为细胞进程(cellular process)(2 601 unigenes),其次为代谢进程(metabolic process)(2 553 unigenes)和细胞(cell)(2 522unigenes)。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上调趋势中的DEGs富集在119个代谢通路上,其中富集基因数最多的是核糖体(ribosome)(213 unigenes),其次为氨基酸生物合成(biosynthesis of amino acids)(154 unigenes)和内质网蛋白加工(protein processing in endoplasmic reticulum)(130unigenes)。共有48个DEGs富集在MAPK信号通路上,聚类分析结果显示,这些DEGs随着胁迫时间的延长表达水平逐渐增强。RT-q PCR结果显示,6个DEGs的表达水平变化趋势与RNA-seq数据一致,证明了本研究中的转录组数据真实可靠。【结论】本研究为在分子水平揭示球囊菌的致病机理提供了重要信息,也为阐释球囊菌胁迫意蜂幼虫过程中的病原-宿主互作机制奠定了基础。

意大利蜜蜂幼虫肠道发育过程中的差异表达microRNA及其调控网络

【目的】微小RNA(microRNA,miRNA)是一类在转录后水平对mRNA进行负调控的关键调控因子。本研究旨在通过分析意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫肠道发育过程中差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其调控网络,提供miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示DEmiRNA在幼虫肠道发育中的作用。【方法】利用small RNA-seq(sRNA-seq)技术对意蜂4、5和6日龄幼虫肠道样品(Am4、Am5和Am6)进行测序,将质控后的数据与西方蜜蜂(Apis mellifera)参考基因组进行比对,然后将比对上的序列标签(tags)注释到miRBase数据库,并利用TPM(tags per million)算法归一化处理所得miRNA的表达量,再通过相关生物信息学软件对miRNA进行表达量聚类、前体二级结构预测及差异表达分析。利用TargetFinder软件预测DEmiRNA的靶基因,使用Blast软件对靶基因进行GO和KEGG数据库注释,进而通过Cytoscape软件构建mi RNA-m RNA的调控网络。采用茎环实时荧光定量PCR(Stem-loop RT-qPCR)验证测序数据的可靠性。【结果】意蜂幼虫肠道样品的测序分别得到10 841 644、12 037 678和9 230 496条有效序列标签;Am4 vs Am5比较组包含16个上调和10个下调mi RNA,Am5 vs Am6比较组包含5个上调和7个下调mi RNA。其中,novel-m0031-3p为两个比较组所共有,并结合5个与蜕皮激素诱导蛋白相关的靶基因;二者的特有DEmi RNA数分别为25和11个。Am4 vs Am5的26个DEmi RNA结合5 742个靶基因,其中2 725个靶基因可注释到GO数据库中的46个GO term,并主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和单组织进程等;Am5 vs Am6的12个DEmi RNA结合3 733个靶基因,且其中2 725个靶基因富集在结合、细胞进程、单组织进程和代谢进程等41个GO term;此外,两个比较组中的DEmi RNA分别有1 046和676个靶基因可注释到116和92条KEGG代谢通路,且Am4 vs Am5比较组的DEmi RNA的靶基因富集在Wnt信号通路、Hippo信号通路、嘌呤代谢和内吞作用等通路上的数量均高于Am5 vs Am6比较组。进一步分析结果显示Am4 vs Am5中的上调和下调mi RNA可分别结合611和85个靶基因,其中ame-mi R-6052结合的靶基因数最多,可通过结合5个靶基因,参与对细胞色素P450的调控;mi R-281-x结合49个靶基因,并间接调控组氨酸代谢、TGF-β信号通路以及Hippo信号通路;Am5 vs Am6中的上调和下调mi RNA可分别结合43和431个靶基因,其中mi R-iab-4-x结合靶基因数量最多,并广泛参与调控背腹轴的形成、Hippo信号通路、Wnt信号通路、Fox O信号通路、Notch信号通路以及m TOR信号通路等与生长发育相关的通路。调控网络分析结果表明,DEmi RNA与靶基因间形成较为复杂的调控网络,DEmi RNA居于调控网络的中心位置,而m RNA位于调控网络的外周。最后,通过茎环实时荧光定量PCR对随机选取的3个DEmiRNA进行验证,结果证实了测序数据的可靠性。【结论】在全基因组水平对意蜂幼虫肠道的DEmi RNA及其靶基因进行预测和分析,并对DEmi RNA的调控网络进行构建及分析,发现意蜂幼虫通过调节包括ame-mi R-6052、miR-iab-4-x、mi R-281-x和novel-m0031-3p在内的多个mi RNA的表达水平对肠道生长和发育进行调控,研究结果不仅提供了意蜂肠道发育过程的mi RNA表达谱及差异表达信息,也为阐明意蜂幼虫肠道的发育机理打下基础。

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌早期胁迫的转录组学

【目的】白垩病是困扰养蜂生产的顽疾。目前,尚无利用二代测序技术研究中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫白垩病的报道。本研究利用RNA-seq技术对健康(Ac CK)及球囊菌(Ascosphaera apis)胁迫的中蜂4日龄幼虫肠道(Ac T)进行深度测序,在转录组水平研究中蜂幼虫在球囊菌胁迫早期的胁迫应答。【方法】通过Illumina Hi Seq 2500平台对Ac CK和Ac T进行双端(PE125)测序,首先对测序数据进行质控和评估,利用edge R软件进行差异表达基因(DEG)分析,进而对DEGs进行GO富集分析及KEGG代谢通路富集分析,最后,利用实时荧光定量PCR(q RT-PCR)验证测序数据的可靠性。【结果】Ac CK和Ac T的转录组测序共得到188 457 338条原始读段(raw reads),经过滤得到182 088 448条有效读段(clean reads),两端Q20与Q30均在97.96%和94.97%以上,说明测序数据质量良好;主成分分析(PCA)结果显示第一与第二主成分可分别解释基因表达总体差异的75.8%和10.7%;DEG分析结果显示上调基因与下调基因的数量分别为344和239个;GO富集分析结果显示DEGs共富集在36个GO分类(term)上,其中基因富集数最多的细胞(106 unigenes)、细胞组件(106 unigenes)和代谢进程(104 unigenes);KEGG代谢通路富集分析结果显示上调与下调基因分别富集在72个和45个代谢通路上,其中上调基因富集数最多的是核糖体(72 unigenes)、碳代谢(16 unigenes)和糖酵解(14 unigenes),而下调基因富集数最多的是碳代谢(9 unigenes)、二羧酸代谢(8 unigenes)和氨基酸生物合成(7 unigenes),进一步分析表明中蜂幼虫肠道的部分细胞免疫对球囊菌的胁迫产生应答,而体液免疫不产生应答,宿主的代谢相关基因受到球囊菌的显著抑制。【结论】揭示了中蜂幼虫在球囊菌入侵早期的胁迫应答,为深入解析中蜂幼虫的胁迫应答机制提供了重要信息,也为在分子水平研究关键应答基因打下了基础。

基于RNA-seq数据大规模开发中华蜜蜂幼虫的SSR分子标记

中华蜜蜂是东方蜜蜂的一个亚种,也是我国的特有蜂种。本研究基于已获得的中华蜜蜂幼虫肠道转录组数据预测SSR分子标记,并进行SSR位点的信息分析和SSR引物的发掘。利用MISA软件对幼虫肠道转录组中数据组装得到的43557条unigenes进行搜索,共预测出13448个SSR位点,它们分布于7763条unigene中,其中最主要的重复类型为二核苷酸重复(58.03%),其次为三核苷酸重复(28.23%)和四核苷酸重复(9.72%)。二核苷酸重复中的基序主要是AT/AT(占总量的30.4%)。对于所有的SSR位点,利用Primer Premier 5软件成功设计出21627对引物,随机选取48对引物对5个不同来源的中华蜜蜂幼虫肠道样品进行SSR位点扩增,共有15对成功扩增出符合预期的目的片段。研究结果表明利用转录组数据大规模开发中华蜜蜂幼虫的SSR引物是可行的,本研究开发出的SSR引物为研究中华蜜蜂分子遗传学奠定了基础。

意大利蜜蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的差异表达microRNA及其调控网络

【目的】微小RNA(microRNA,miRNA)是一类重要的基因表达调控因子,可影响宿主与病原间的互作过程。蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)是一种特异性侵染蜜蜂幼虫的致死性真菌病原。本研究旨在对意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫肠道在球囊菌胁迫前期的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其靶基因进行深入分析,在miRNA组学水平探究意蜂幼虫在球囊菌侵染前期的胁迫应答,并通过构建显著DEmiRNA的调控网络筛选出与宿主应答相关的关键miRNA。【方法】利用small RNA-seq(sRNA-seq)技术对正常及球囊菌侵染的意蜂4日龄幼虫肠道(AmCK和AmT)进行高通量测序,首先对原始数据进行质控和评估,随后将过滤后的数据与西方蜜蜂(Apis mellifera)参考基因组进行比对;将比对上的序列标签(tags)注释到miRBase数据库,得出已知miRNA的表达量;通过TPM(tags per million)算法对各样本中miRNA的表达量进行归一化处理,以|log_2 fold change|≥1且P≤0.05作为标准筛选得到显著DEmiRNA;利用TargetFinder软件预测显著DEmiRNA的靶基因,并对其进行GO和KEGG代谢通路(pathway)富集分析。利用Cytoscape软件对miRNA-mRNA调控网络进行可视化。最后,利用茎环反转录PCR(Stem-loop RT-PCR)和荧光定量PCR(qPCR)验证测序数据的可靠性。【结果】AmCK和AmT样品的测序分别得到13 553 302和10 777 534条原始读段(raw reads),经严格过滤后得到的有效读段(clean reads)数分别为13 186 921和10 480 913条。各样品的生物学重复间的Pearson相关性系数分别在0.9822和0.9508以上。共有10个显著DEmiRNA,包括4个上调miRNA和6个下调miRNA。显著DEmiRNA在AmT的整体表达水平低于AmCK。10个显著DEmiRNA可靶向结合3 788个靶基因,其中上调miRNA的1 240个靶基因可注释到GO数据库中的39个GO条目,主要富集在结合、细胞进程、代谢进程和应激反应等;下调miRNA的749个靶基因可注释到34个GO条目,主要富集在细胞进程、结合、代谢进程和应激反应等。KEGG数据库注释结果显示,上调miRNA和下调miRNA的靶基因分别注释到95和66条代谢通路,富集基因数最多的分别是Wnt信号通路、Hippo信号通路、光传导以及内吞作用、磷脂酰肌醇信号系统、嘌呤代谢。对于上调和下调miRNA,分别有31和52个靶基因注释到内吞作用,15和7个靶基因注释到泛素介导的蛋白水解,11和5个靶基因注释到Jak-STAT信号通路,1和3个靶基因注释到MAPK信号通路。显著DEmiRNA与靶mRNA之间形成复杂的调控网络,7个显著DEmiRNA靶向结合96个与Wnt信号通路相关的mRNA,8个显著DEmiRNA靶向结合55个与内吞作用相关的mRNA。Stem-loop RT-PCR和qPCR结果验证了测序数据的可靠性。【结论】对意蜂幼虫肠道在球囊菌侵染前期的DEmiRNA及其靶基因进行预测和分析,并构建和分析了DEmiRNA-mRNA调控网络,研究结果提供了宿主miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了DEmiRNA通过调控细胞生命活动、新陈代谢以及部分细胞和体液免疫等生物学过程参与宿主的胁迫应答。miR-4331-y、miR-4968-y、miR-8440-y、novel-m0023-5p和novel-m0025-3p共同参与了宿主的Wnt信号通路和内吞作用的调控,可作为白垩病治疗的潜在分子靶标。

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的可变剪切基因分析

基于前期已获得的中华蜜蜂(简称中蜂)幼虫肠道转录组数据,利用TopHat2软件在正常(AcCK)及球囊菌胁迫的中蜂幼虫肠道样品(AcT1、AcT2、AcT3)中共鉴定出发生于9124个基因的57327个可变剪切事件,其中以基因间(17.68%)、可变3′端剪切(15.32%)、外显子跨越(14.12%)和可变5′端剪切(12.81%)类型为主.Venn分析结果显示4个肠道样品的共有可变剪切基因数为8111个,特有可变剪切基因数分别为272、189和385个.GO分类结果显示共有可变剪切基因涉及47个条目,AcT1、AcT2、AcT3的特有可变剪切基因分别富集于24、20和34个条目.KEGG代谢通路富集分析结果显示,共有可变剪切基因富集在327个代谢通路,基因富集数最多的是RNA转运、内质网蛋白加工及核糖体;AcT1、AcT2、AcT3的特有可变剪切基因分别富集在22、46和83个代谢通路.结果揭示了可变剪切基因在宿主的胁迫响应过程中的重要作用.

意大利蜜蜂6日龄幼虫肠道内球囊菌的差异表达基因分析

为检测蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)在胁迫意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)幼虫后期的基因表达谱,利用RNA-seq技术对纯培养的球囊菌孢子及球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道进行深度测序。通过比较处理组和对照组得到21 361个差异表达基因(DEGs),包括15 306个上调基因和6 055个下调基因。GO富集分析结果显示,上调基因富集于39个GO条目(term),基因富集数最多的为细胞进程(2 416unigenes)、细胞(2 408 unigenes)和细胞组件(2 408 unigenes);下调基因富集于38个GO term,基因富集数最多的为代谢进程(1 227 unigenes)、细胞进程(1 185 unigenes)和细胞(1 131 unigenes)。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上调基因富集在119个通路,其中基因富集数最多的是核糖体(221 unigenes),其次为内质网中蛋白加工(190 unigenes)和内吞作用(177 unigenes);下调基因富集在113个通路上,基因富集数最多的是核糖体(144 unigenes),其次为RNA转运(113 unigenes)和氨基酸生物合成(108 unigenes)。进一步分析发现,富集在MAPK信号通路上的64个基因上调表达,说明该通路在球囊菌胁迫后期被激活。研究结果不仅为揭示球囊菌在胁迫意蜂幼虫后期的病原-宿主互作提供了重要信息,也为阐明球囊菌致病的分子机制奠定了基础。

中华蜜蜂6日龄幼虫肠道响应球囊菌胁迫的差异表达基因分析

蜜蜂球囊菌特异性侵染蜜蜂幼虫而导致白垩病,严重危害养蜂生产。本研究利用RNA-seq技术对健康及球囊菌胁迫的中蜂幼虫肠道进行深度测序,进而对宿主的差异表达基因进行深入分析。本研究中,幼虫肠道样品的RNA-seq共得到191167730条原始读段(raw reads),经过滤得到186284296条有效读段(clean reads),差异表达基因(DEG)分析结果显示上调与下调基因的数量分别为4513和385个。Gene ontology(GO)富集分析结果显示,上调基因富集在45个GO条目(term),富集基因数最多的是细胞进程、代谢进程及催化活性,下调基因富集在32个GO term,富集基因数最多的是代谢进程、单组织进程及催化活性,KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果显示上调基因富集在193个pathway,其中富集基因数最多的是核糖体、氨基酸的合成、碳代谢。下调基因富集在59个pathway,其中富集基因数最多的是甘氨酸、碳代谢以及二羧酸代谢。深入分析发现宿主的细胞免疫被显著激活,体液免疫中的Toll-like与Jak-STAT信号通路也被球囊菌所激活。研究结果为揭示中蜂幼虫在球囊菌入侵后期的胁迫应答机制提供了重要的信息,也为解析中蜂幼虫的球囊菌抗性机制奠定了基础。

意大利蜜蜂4、5和6日龄幼虫肠道发育过程中差异表达基因的趋势分析

为探讨意大利蜜蜂(简称意蜂)幼虫肠道发育过程中的基因表达谱和基因差异表达信息,研究基于前期已获得的高质量的意蜂幼虫肠道转录组数据,利用STEM软件对意蜂4、5和6日龄幼虫肠道的差异表达基因(DEGs)进行趋势分析,进一步通过相关生物学软件对显著上调趋势包含的DEGs进行GO与KEGG代谢通路富集分析及表达量聚类分析。趋势分析结果显示,5 920个DEGs共聚类在8个基因表达模式,其中935个DEGs聚类在1个显著上调趋势。GO富集分析结果显示,显著上调趋势包含DEGs富集于39个GO条目,富集基因数最多的为结合,其次是细胞进程和单组织进程。KEGG代谢通路富集分析结果显示,显著上调趋势包含DEGs富集于94个代谢通路,富集基因数最多的是嘌呤代谢、内质网蛋白质加工和内吞作用。表达量聚类分析结果显示,随着意蜂幼虫肠道发育时间的延长,代谢和免疫相关通路富集基因的表达水平逐渐增强。研究提供了意蜂幼虫肠道发育过程的基因表达谱和基因差异表达信息,揭示了基因表达规律,为深入研究意蜂幼虫肠道发育的分子机制打下了一定基础。

西方蜜蜂的基因注释信息优化及新基因鉴定

西方蜜蜂(Apis mellifera)全基因组序列早在2006年就已公布,但其基因注释信息并不完善。本研究利用前期获得的意蜂幼虫肠道RNA-seq数据对西方蜜蜂基因组的已知基因进行结构优化,对新基因进行预测、鉴定和分析。利用Cufflink软件进行转录本重构,进而与参考转录本序列进行比较,共对4 177个已公布西方蜜蜂基因的测序结果进行了优化,其中5′端延长、3′端延长、5′和3′端都延长的基因分别有2 383、2 392和2 384个。利用Cuffcompare软件将重构转录本与参考基因组进行比对,共预测出197个西方蜜蜂新基因,随机挑选20个新基因进行RT-PCR验证,有18对引物成功扩增出符合预期的目的片段。GO分类结果显示这些新基因涉及运输和代谢、能量代谢和信号分子和交互等21个GO terms。KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果显示这些新基因富集于13个pathways,其中基因富集数最多的是细胞进程、单一有机体和结合。本研究为西方蜜蜂基因组信息提供了有益的补充和完善,也为新基因的功能研究打下了基础。

松褐天牛幼虫肠道黏质沙雷氏菌培养条件与木质素降解功能

【目的】研究松褐天牛幼虫肠道内黏质沙雷氏菌木质素降解功能,为揭示松褐天牛与肠道细菌协作降解木质素的机制提供依据。【方法】以硫酸盐木质素液体培养基培养黏质沙雷氏菌,采用酶标仪微量测定法研究该菌对木质素的降解能力,考察其产木质素降解酶的种类及其变化,以及体外培养条件对该菌产优势降解酶——木质素过氧化物酶活性的影响。【结果】体外培养10天后黏质沙雷氏菌对硫酸盐木质素的累计降解率达94.12%,其中第4天的单日降解率最高,达15.16%。该菌在木质素培养基中可产木质素过氧化物酶、锰过氧化物酶、漆酶3种木质素降解酶,其中木质素过氧化物酶活性最高,然后依次是锰过氧化物酶和漆酶,前2种酶的日变化趋势与培养基中木质素的降解率相近。该菌产木质素过氧化物酶的最适培养基条件:pH5、硫酸木质素质量浓度3 g·L^-1,有机氮源、酵母膏质量浓度5 g·L^-1,Mg2+、Ca2+、Fe2+、Mn2+、K+离子质量浓度分别为0.20、0.40、0.15、0.04和0 g·L^-1。【结论】黏质沙雷氏菌具有较强的木质素降解能力,可通过产生木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶实现其对木质素的降解功能;培养基中木质素浓度、pH值、氮源种类及其浓度、金属离子及其浓度等对其产木质素过氧化物酶的活性均有显著影响。

中华蜜蜂幼虫肠道的高表达基因分析

中华蜜蜂(中蜂)是中国特有的本土蜜蜂资源,也是养蜂生产中的常用蜂种之一,具有重要的生态和经济价值。本研究利用RNA-seq技术对中蜂5和6日龄幼虫肠道进行深度测序,得到的有效读段(clean reads)数分别为29290630与26636038,Q20分别为98.45%和98.38%。GO富集分析结果显示,Ac5中的高表达基因(HEGs)富集在44个GO term,其中基因富集数最多的为代谢进程(753 unigenes),其次是催化活性(679 unigenes)与结合(657 unigenes);Ac6中的HEGs富集在44个GO term,其中基因富集数最多的为代谢进程(792 unigenes),其次是结合(760 unigenes)和催化活性(744 unigenes)。KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果显示,Ac5的HEGs富集在129个pathway,其中基因富集数最多的是核糖体(103 unigenes)、内质网蛋白质加工(68 unigenes)和碳代谢(67 unigenes);Ac6的HEGs富集在129个代谢通路,其中基因富集数最多的是核糖体(103 unigenes)、氧化磷酸化(88 unigenes)及内质网蛋白质加工(68 unigenes)。进一步对HEGs进行Venn分析,结果显示,二者共有的HEGs为2 015个,特有的HEGs分别为219和491个。研究结果不仅可提供中蜂幼虫肠道发育过程中的基因表达谱数据,也为分子水平上深入研究中蜂幼虫肠道发育提供重要信息。

球囊菌胁迫中华蜜蜂幼虫肠道过程中病原的转录组学研究

【目的】本研究利用RNA-seq技术对球囊菌胁迫的中华蜜蜂(中蜂)幼虫肠道进行深度测序,经趋势分析得到差异表达基因(DEGs)的显著表达模式,进而对胁迫过程中的球囊菌进行转录组学分析。【方法】利用Illumina HiSeq 2500平台对球囊菌胁迫的中蜂幼虫肠道进行深度测序,并利用相关软件进行了深入分析。最后,通过RT-qPCR对RNA-seq数据进行了验证。【结果】本研究共得到球囊菌的41133932条高质量clean reads。22865个DEGs共聚类为8个基因表达模式,其中,16769个DEGs聚类为2个显著上调趋势与2个显著下调趋势。GO富集分析结果显示,显著上调与显著下调趋势中的DEGs分别富集于40与37个GO term,基因富集数最多的为细胞进程(2486 unigenes)。KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果显示,显著上调与显著下调趋势中的DEGs分别富集于119和112个pathway,基因富集数最多的分别是氨基酸生物合成(127 unigenes)与核糖体(98 unigenes)。进一步分析表明球囊菌在胁迫中蜂幼虫肠道的过程中通过提高物质合成促进其增殖,而宿主通过抑制球囊菌的蛋白合成抵御病原入侵。富集在MAPK信号通路的11个DEGs的表达水平随着胁迫时间的延长而逐渐下降,推测中蜂幼虫通过抑制该通路而阻遏球囊菌增殖。【结论】本研究不仅为揭示白垩病过程中的球囊菌-中蜂幼虫互作提供了重要信息,也为阐明不同抗性蜂种的球囊菌抗性差异奠定了基础。

意大利蜜蜂幼虫肠道的miRNAs的生物信息学预测及分析

【目的】蜜蜂肠道是食物消化和营养吸收的主要部位,同时也是抵御病原侵染的重要场所。本研究旨在对意大利蜜蜂Apismelliferaligustica(简称意蜂)幼虫肠道的microRNAs(miRNAs)及其靶基因进行深入分析,进而解析miRNAs在幼虫肠道发育和生长过程中的作用。【方法】利用small RNA-seq(sRNA-seq)技术对意蜂4、5和6日龄幼虫肠道进行测序,通过相关生物信息学软件对意蜂幼虫肠道的miRNAs进行预测及分析。利用TargetFinder软件预测miRNAs的靶基因,然后将靶基因通过BLAST软件进行GO和KEGG数据库的功能注释。利用Cytoscape软件构建miRNAs与其靶向结合的mRNAs的调控网络。【结果】意蜂幼虫肠道样品的测序共获得96 329 456条有效标签序列(Clean tags),预测出560个miRNAs,包括45个novelmiRNAs。上述miRNAs的长度主要分布在17-27nt之间,且不同长度的miRNAs的首位碱基偏向性具有明显差异。表达量聚类分析结果显示,331个miRNAs为4、5和6日龄幼虫肠道所共有且表达量较为稳定,随着发育时间延长,特有miRNAs的表达水平呈总体增加的趋势。利用TargetFinder软件共预测出16479个意蜂幼虫肠道的靶基因,其中有8132和3361个可分别注释到GO和KEGG数据库,进一步分析发现有224个靶基因注释在Wnt信号通路,分别有2个和27个靶基因与保幼激素和蜕皮激素的调控密切相关。【结论】本研究在全基因组水平对意蜂幼虫肠道的miRNAs进行预测和分析,研究结果不仅丰富了意蜂的miRNAs信息,也为深入研究意蜂幼虫肠道的生长发育机理打下了初步基础。

意大利蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌 早期胁迫的转录组学分析

【目的】球囊菌特异性地侵染蜜蜂幼虫而导致白垩病,该病造成成年蜜蜂数量的大幅下降,从而严重影响蜂蜜等产品的产量。目前,尚无利用二代测序技术研究白垩病的报道。本研究利用RNA-seq技术对正常及球囊菌胁迫后的意大利蜜蜂4日龄幼虫肠道进行深度测序,为解析宿主响应球囊菌胁迫的应答机制提供了重要的参考信息。【方法】利用Illumina Hiseq2500平台对对照组(AmCK)和处理组(AmT)幼虫肠道进行双端(PE125)测序;利用Perl脚本进行下机数据过滤;利用R软件进行测序饱和度分析、计算各样品之间的相关性系数;利用SOAP aligner/soap2软件将未比对上核糖体的读段(Reads)比对到意大利蜜蜂参考基因组;基于GO数据库和KEGG数据库进行GO分类和KEGG代谢通路(Pathway)富集分析。【结果】RNA-seq共得到181 096 194条原始读段(Raw reads),经过滤得到179078764条有效读段(Clean reads)。差异表达基因(DEGs)分析结果显示上调与下调基因的数量分别为4和20个。DEG的基因本体论(Gene ontology,GO)分析结果显示,这些DEGs分布于10个GO分类,除归入结合(Binding)的基因和催化活性(Catalytic activity)的部分基因外,绝大多数GO分类上的基因均表现为下调。DEGs的KEGG代谢通路分析结果显示各有1个DEG分别富集在核糖体和氧化磷酸化且均下调表达。【结论】本研究揭示了意大利蜜蜂幼虫肠道在球囊菌入侵早期的胁迫应答,为解析宿主响应球囊菌胁迫的应答机制奠定了基础。

意大利蜜蜂幼虫肠道内球囊菌及其纯培养的高表达基因差异分析

【背景】球囊菌是一种典型的蜜蜂真菌性病原,特异性地侵染蜜蜂幼虫。目前,有关球囊菌在侵染过程中的基因表达规律的信息极为有限。【目的】通过深入分析胁迫意大利蜜蜂(意蜂)幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的高表达基因(HEGs)差异,探索球囊菌在胁迫意蜂幼虫肠道后期与胁迫前的基因表达规律。【方法】利用RNA-Seq技术对球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道(Aam T)及球囊菌纯培养(AaCK)进行深度测序,根据FPKM值筛选得到球囊菌的HEGs,进而通过GO(Gene ontology)及KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析、Venn分析对上述HEGs进行功能预测和生物学意义挖掘。【结果】AaCK与Aam T的转录组测序共得到105 447 578条原始读段(Raw reads),经过滤得到88 466 344条有效读段(Clean reads),两端平均Q20为97.50%,平均Q30为93.81%。GO富集分析结果显示,AaCK的HEGs富集于26个GO terms,基因富集数最多的是细胞(22 Unigenes),其次是细胞组件(22 Unigenes)和代谢过程(21 Unigenes);Aam T的HEGs富集于22个GO terms,基因富集数最多的是催化活性(23 Unigenes),其次是细胞进程(18 Unigenes)和代谢过程(18 Unigenes)。KEGG代谢通路(Pathway)富集分析显示,AaCK的HEGs富集在109个Pathways上,基因富集数最多的是核糖体(179 Unigenes),其次是氨基酸生物合成(70Unigenes)和碳代谢(62 Unigenes);Aam T的HEGs富集在114个Pathways上,基因富集数量最多的是核糖体(178 Unigenes),其次是碳代谢(116 Unigenes)和氧化磷酸化(112 Unigenes)。Venn分析结果显示,AaCK与Aam T共有的HEGs有260个,二者特有的HEGs分别为2 161个和4 445个。【结论】提供了胁迫意蜂6日龄幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的HEGs表达谱,揭示了球囊菌在胁迫前和胁迫后期的基因表达规律,也为阐明球囊菌致病的分子机理提供了有益的信息和线索。