蜜蜂(Apis mellifera) microRNA的全基因組挖掘及在雌性蜜蜂級(jí)型分化關(guān)鍵時(shí)期轉(zhuǎn)錄組水平調(diào)控作用.pdf

1、microRNA(miRNA)是一類內(nèi)源性的長約23個(gè)核苷酸的非編碼RNA，能在轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控基因的表達(dá)，從而在真核生物中扮演重要的角色。miRNA是表觀遺傳學(xué)主要的研究方向之一。蜜蜂（Apis mellifera L.）是真社會(huì)性昆蟲中主要的模式生物。理論上其復(fù)雜的社會(huì)行為可以解釋為基因表達(dá)調(diào)控的變化。雌性蜜蜂級(jí)型分化現(xiàn)象是最典型的表觀遺傳現(xiàn)象之一。這一發(fā)育轉(zhuǎn)變源自幼蟲發(fā)育命運(yùn)相關(guān)的基因的差異表達(dá)。
　　 本研究利用SOLiD

2、測序系統(tǒng)，挖掘蜜蜂全基因組miRNA，并結(jié)合mRNA表達(dá)數(shù)據(jù)，篩選在蜜蜂級(jí)型分化關(guān)鍵時(shí)期發(fā)揮作用的候選miRNA及其靶基因。研究內(nèi)容和結(jié)果主要包括:
　　 1、蜜蜂金基因組miRNA的挖掘。收集不同發(fā)育階段的三型蜂用于構(gòu)建混合文庫，測序后，從中預(yù)測得到267個(gè)新的蜜蜂miRNA。其中，81個(gè)新miRNA在其他昆蟲中有同源物，預(yù)示這些miRNA可能在這些昆蟲間具有類似的功能。研究結(jié)果豐富了蜜蜂miRNA的種類和數(shù)量，為蜜蜂發(fā)育、分

3、化、疾病及其他相關(guān)生物學(xué)研究奠定了基礎(chǔ)，也為其他動(dòng)物中miRNA的識(shí)別及功能研究提供參考。
　　 2、全同胞蜂王幼蟲(QL)和工蜂幼蟲(WL)間mRNA的表達(dá)差異的比較。收集全同胞的4日齡蜂王幼蟲(QL4)、4日齡工蜂幼蟲(WL4)、5日齡蜂王幼蟲(QL5)和5日齡工蜂幼蟲(WL5) mRNA文庫，測序后分別獲得7952(QL4)、7993(WL4)、7971(QL5)和8023(WL5)個(gè)基因。其中，4500多個(gè)基因在級(jí)型間存

4、在顯著表達(dá)差異。在QL和WL間的差異表達(dá)基因(Differentially expressed genes，DEGs)中，70％以上都在QL中高表達(dá)，表明在級(jí)型分化過程中QL的基因轉(zhuǎn)錄活性高于WL。QL和WL有相同的一套表達(dá)活躍基因，這些基因在QL和WL間的差異表達(dá)，引起它們各自朝蜂王和工蜂的方向發(fā)育。研究結(jié)果有助于深入研究參與蜜蜂級(jí)型分化過程的基因，并有助于推進(jìn)對昆蟲表型多型現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)。
　　 3、全同胞QL和WL間miRNA

5、的表達(dá)差異的比較。收集QL4、WL4、QL5和WL5樣品構(gòu)建小RNA文庫。測序后從中分別識(shí)別出92、96、91和95個(gè)已知的蜜蜂miRNA，并分別預(yù)測得到35、61、74和111個(gè)新的miRNA。ame-mir-14、ame-mir-750、ame-mir-279c和ame-bantam的表達(dá)量在4個(gè)樣本中都居前五位，預(yù)示這些miRNA可能在雌性蜜蜂L4和L5發(fā)育階段的基本生命活動(dòng)中必不可少。已知miRNA中，23個(gè)在樣品間特異性或偏好

6、性表達(dá)的miRNA在其他物種中還沒有發(fā)現(xiàn)，也有可能這些miRNA在蜜蜂中特異性表達(dá)。對已知蜜蜂miRNA的靶基因進(jìn)行了預(yù)測。其中，ame-mir-14可能主要參與工蜂免疫系統(tǒng)的活動(dòng);ame-mir-2796很可能通過協(xié)同增強(qiáng)宿主基因(PLC)-epsilon的作用，而參與蜜蜂神經(jīng)元的發(fā)育和分化，從而在工蜂成年后調(diào)控其勞動(dòng)分工;ame-mir-34和ame-mir-317可能與蜜蜂的大腦相關(guān)功能發(fā)育有關(guān)。研究結(jié)果為探索miRNA在蜜蜂整個(gè)