UVA輻射誘導(dǎo)黑腹果蠅差異表達(dá)基因的研究.pdf

1、黑腹果蠅Drosophila melanogaster Meigen(Diptera: Drosophilidae)是一種典型的日行性趨光性昆蟲(chóng)，對(duì)UVA輻射波段（400-315 nm）的光波十分敏感。本研究以模式昆蟲(chóng)黑腹果蠅為研究材料，研究了不同UVA輻射強(qiáng)度(350μW/cm2和1，000μW/cm2)和誘導(dǎo)時(shí)間（0h、0.5 h和1.0 h）的處理?xiàng)l件下，果蠅體內(nèi)響應(yīng)UVA輻射的分子應(yīng)答機(jī)制并通過(guò)后續(xù)的分子生物信息分析，深入探究了

2、UVA輻射相關(guān)應(yīng)答基因的表達(dá)模式和生物學(xué)功能，以期從轉(zhuǎn)錄水平上研究昆蟲(chóng)應(yīng)答UVA輻射的分子機(jī)制。
　　主要研究結(jié)論如下:
　　1.UVA輻射誘導(dǎo)果蠅SSH文庫(kù)的構(gòu)建
　　本論文采用抑制性消減雜交技術(shù)(SSH)構(gòu)建了UVA輻射（輻射強(qiáng)度為:350μW/cm2和時(shí)間為:0.5h）誘導(dǎo)后黑腹果蠅差異表達(dá)cDNA文庫(kù)，并利用了熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù)對(duì)SSH文庫(kù)的結(jié)果作了進(jìn)一步的驗(yàn)證。在構(gòu)建的正向和反向SSH文庫(kù)中

3、，共檢測(cè)到了113個(gè)差異表達(dá)Expressed Sequence Tags(ESTs);采用生物學(xué)過(guò)程Gene Ontology(GO)功能分類對(duì)差異表達(dá)的ESTs進(jìn)行了功能注釋，131個(gè)ESTs中有102個(gè)ESTs獲得GO注釋，102個(gè)獲得GO注釋的ESTs按功能分為10大類，在這10大類ESTs功能分類中，以細(xì)胞代謝（能量代謝和蛋白質(zhì)代謝）和脅迫響應(yīng)（脅迫應(yīng)答和氧化還原作用）相關(guān)的ESTs數(shù)量最多;最后，分析了主要的差異表達(dá)基因的上

4、游調(diào)控區(qū)域，獲得了多個(gè)與信號(hào)傳導(dǎo)路徑相關(guān)的TranscriptionFactor Binding Motifs(TFBMs)調(diào)控序列。本研究表明，UVA輻射能夠誘導(dǎo)果蠅體內(nèi)mRNA水平的應(yīng)答響應(yīng)，響應(yīng)機(jī)制涉及到果蠅體內(nèi)細(xì)胞生命活動(dòng)的各個(gè)方面，各項(xiàng)生理活動(dòng)協(xié)同作用使黑腹果蠅在UVA輻射下建立起新的體內(nèi)平衡。
　　2.果蠅頭部組織RNA-Seq文庫(kù)構(gòu)建
　　為了研究果蠅應(yīng)答UVA輻射（輻射強(qiáng)度為:1，000μW/cm2和時(shí)間為:

5、0h、0.5 h和1.0 h）時(shí)頭部組織內(nèi)表達(dá)基因的響應(yīng)機(jī)理，本論文采用了高通量RNA-Seq技術(shù)鑒定出大量與響應(yīng)UVA輻射相關(guān)的表達(dá)基因并對(duì)其進(jìn)行了Pathway路徑分析，預(yù)測(cè)和確定了顯著性富集的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，包括MAPK、ErbB、chemokine、Calcium和Wnt信號(hào)傳導(dǎo)路徑;利用Short Time-series Expression Miner(STEM)軟件對(duì)3個(gè)RNA-Seq差異表達(dá)文庫(kù)中共13，362個(gè)表達(dá)基因進(jìn)

6、行短時(shí)表達(dá)模型分析，結(jié)果顯示5506個(gè)表達(dá)基因被排列到15個(gè)表達(dá)模型中，其中有6個(gè)模型(profile0、profile2、profile3、profile4、profile7和profile10)是顯著性表達(dá)模型，并根據(jù)基因表達(dá)趨勢(shì)的相似性將這6個(gè)顯著性表達(dá)模型聚類成3大類模型，且對(duì)這3大類表達(dá)基因進(jìn)行了GO功能的顯著性富集分析，分別得到了36、33和31個(gè)顯著富集的GO條目，其中在生物學(xué)過(guò)程GO功能分類中，脅迫響應(yīng)功能的GO條目在3

7、類模型中都顯示較高的富集值，如脅迫應(yīng)答(GO:0050896)和免疫反應(yīng)(GO:0002376)，此外，代謝過(guò)程(GO:0008152)和細(xì)胞過(guò)程(GO:0009987)功能的GO條目在3個(gè)表達(dá)模型分類中都占居最高比例的富集值。本研究初步揭示了，黑腹果蠅不僅可以感知UVA輻射光信號(hào)，而且還涉及了多種不同的策略機(jī)制來(lái)響應(yīng)和抵消UVA輻射誘導(dǎo)的應(yīng)激反應(yīng)。本研究的結(jié)果可以為進(jìn)一步探討昆蟲(chóng)響應(yīng)UVA輻射的應(yīng)答反應(yīng)提供科學(xué)依據(jù)。
　　3.U

8、VA輻射對(duì)果蠅體內(nèi)GG7708轉(zhuǎn)錄水平和ACh含量的影響
　　本論文探討了UVA輻射與果蠅體內(nèi)CG7708基因表達(dá)和乙酰膽堿(ACh)含量的關(guān)系，比較分析了果蠅不同趨光特性的兩種蟲(chóng)態(tài)（幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)）在應(yīng)答UVA輻射時(shí)體內(nèi)CG7708基因表達(dá)和ACh含量的變化情況。結(jié)果顯示，不同UVA輻射強(qiáng)度和處理方式均能對(duì)果蠅（幼蟲(chóng)和成蟲(chóng)）體內(nèi)CG7708基因表達(dá)和ACh含量產(chǎn)生顯著性影響(P＜0.01);且兩者在果蠅不同趨光特性蟲(chóng)態(tài)間存在著顯著性

9、差異(P＜0.001)。此外，UVA輻射條件下，果蠅體內(nèi)CG7708基因表達(dá)水平和ACh含量相關(guān)性分析結(jié)果顯示，僅在1，000μW/cm2強(qiáng)度的UVA輻射條件下，幼蟲(chóng)體內(nèi)CG7708基因表達(dá)水平與ACh含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，回歸方程為:Y=-0.0023X+3.3764，這說(shuō)明在特定條件下，CG7708基因的表達(dá)確實(shí)與ACh的合成存在相關(guān)性。本項(xiàng)研究推測(cè)CG7708和ACh在UVA輻射誘導(dǎo)的神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)中起到一定的調(diào)控