书目详细信息
： Sirtuin蛋白家族基因对西方蜜蜂雌性蜂发育和寿命的调控作用
书目信息 机读格式(MARC)
| ISBN/价格： | CNY40.00 (估\呈缴)学位论文 |
|---|---|
| 作品语种： | chi |
| 出版国别： | CN 530000 |
| 题名责任者项： | Sirtuin蛋白家族基因对西方蜜蜂雌性蜂发育和寿命的调控作用/.宋文菲著/.李亚辉指导 |
| 出版发行项： | 2022.12.16 |
| 载体形态项： | 126页:;+图表:;+30cm |
| 一般附注： | 动物科学技术学院,学号2018110047 |
| 提要文摘： | 在蜂群中，蜂王和工蜂都是雌性蜂，由遗传物质完全相同的受精卵发育而来，但二者的寿命有很大差异，蜂王的自然寿命是工蜂的十几至几十倍，并具有极高的繁殖力，这一现象的遗传机制目前并不清楚。Sirtuin蛋白是依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）的III类组蛋白/蛋白去乙酰化酶，Sirtuin基因是生物体内一种重要的长寿基因，但该基因在蜜蜂发育和寿命中的调控作用尚不明确。本文以西方蜜蜂雌性蜂为研究材料，利用生物信息学对西方蜜蜂sirtuin蛋白家族成员进行鉴定，采用转录组学研究雌性蜂不同发育时期的差异基因及与sirtuin蛋白家族基因相关的信号通路，采用酶联免疫吸附法和荧光定量PCR技术研究雌性蜂间sirtuin蛋白去乙酰化酶活性和基因表达模式，运用RNAi和蛋白互作技术研究sirtuin蛋白家族基因功能。主要研究结果如下： （1）西方蜜蜂sirtuin蛋白家族基因鉴定与分析。在西方蜜蜂全基因组中鉴定到的sirtuin蛋白家族基因共有10个，属于6个家族成员（AmSirt1、AmSirt2、AmSirt4~AmSirt7），AmSirt1和AmSirt2家族成员各包含3个基因。6个家族成员基因分别定位于不同的染色体上，其中AmSirt1和AmSirt2呈现典型的串联重复分布，AmSirt1、AmSirt6和AmSirt7主要定位于胞质/细胞核，AmSirt2和AmSirt5主要定位于胞质，AmSirt4定位于线粒体。提示不同AmSirtuin成员可能具有不同作用。 （2）西方蜜蜂雌性蜂不同发育时期转录组学分析。雌性蜂不同发育时期的RNA-seq分析显示：雌性蜂在取食阶段（2、3、5日龄幼虫）的差异基因数明显多于禁食阶段（2日龄蛹、羽化成蜂），表明不同发育时期营养物质差异是引起雌性蜂5个发育时期差异基因变化的主要原因之一。5日龄蜂王和工蜂幼虫之间的差异表达基因、富集的GO条目和KEGG信号通路最多，表明5日龄幼虫是雌性蜂发育和代谢相关基因较为活跃的时期之一。值得注意的是，寿命调节通路被富集在2日龄蛹期的前20条KEGG代谢通路中，表明雌性蜜蜂从蛹期开始，其调控寿命的基因开始活跃。该信号通路包含雌性蜂WGCNA分析到的重要sirtuin蛋白家族基因（AmSirt1）。基于线虫、果蝇和哺乳动物的寿命调节信号通路可知，在饮食限制下，西方蜜蜂AmSirt1作用于胰岛素信号通路，通过调控AmFOXO影响蜜蜂寿命；同时AmSirt1与Rpd3共同调控蜜蜂寿命。在低氧条件下，AmSirt1作用于线粒体生物发生，通过活性氧（ROS）调节AmFOXO影响蜜蜂寿命。西方蜜蜂FOXO还受14-3-3蛋白的调节而直接影响寿命。表明AmSirt1、FOXO和14-3-3蛋白对西方蜜蜂雌性蜂的寿命具有调控作用。此外，西方蜜蜂寿命受到胰岛素、PI3K-Akt、mTOR、FOXO、AMPK信号通路及自噬调节的共同调控。 （3）西方蜜蜂雌性蜂sirtuin蛋白家族基因表达模式和酶活性分析。西方蜜蜂6个sirtuin蛋白家族成员在5个发育时期（2、3、5日龄幼虫、2日龄蛹、羽化成蜂）体内均有去乙酰化酶活性，AmSirt1和AmSirt2是sirtuin蛋白家族进行去乙酰化作用的主要成员。在工蜂中，5日龄幼虫是sirtuin蛋白家族成员酶活性发生转变的一个关键时期；在蜂王中，2日龄蛹和羽化成蜂是sirtuin蛋白家族成员酶活性较高的两个时期。不同发育时期雌性蜂之间的sirtuin蛋白家族基因表达均有显著变化（P<0.05），整体呈现出蜂王基因表达量高于工蜂的特点。5日龄幼虫是工蜂和蜂王sirtuin蛋白家族基因表达量发生转变的关键期，两种雌性蜂的sirtuin蛋白家族基因表达量均在2日龄蛹达到峰值。在羽化雌性成年蜂不同组织部位中，6个sirtuin蛋白家族基因均有表达，显示sirtuin蛋白家族基因在雌性成年蜂体内分布广泛；基因表达量在足、胸部和腹部的显著差异，暗示该类基因可能与雌性蜂间的新陈代谢有关。AmSirt1基因在西方蜜蜂不同日龄成年工蜂组织内均有表达，在胸部，AmSirt1基因相对表达量表现为：哺育蜂>采集蜂>羽化蜂，不同日龄间均达到显著差异（P<0.01）；在足上，采集蜂显著高于羽化蜂和哺育蜂（P<0.01）；在中肠，羽化蜂显著高于哺育蜂和采集蜂（P<0.05）。说明工蜂AmSirt1基因可能与不同日龄成年工蜂所摄取的营养物质和职能有关。 （4）Sirtuin蛋白家族基因对西方蜜蜂雌性蜂发育和寿命的功能研究。研究发现：RNA干扰效率以干扰时间1 d时最高，各基因干扰效率在66.34%~83.78%之间，随着干扰时间延长干扰效率逐渐下降。RNA干扰会引起雌性蜂去乙酰化酶活性的降低，随干扰时间延长酶活性逐渐恢复到正常水平。RNA干扰可引起雌性蜂羽化率的下降，且对工蜂影响大于蜂王。工蜂干扰组中AmSirt2的羽化率最低，仅为35.42%；蜂王干扰组中，AmSirt1的羽化率最低，为72.22%。Sirtuin蛋白家族基因受干扰后可引起雌性羽化蜂前后翅畸形率上升，其中AmSirt1、AmSirt2受干扰后的成年羽化工蜂和蜂王畸形率较高。干扰后工蜂腹部发育不良，出现收缩；对蜂王腹部和卵巢发育均无影响。RNA干扰可造成工蜂和蜂王的存活率和寿命显著下降，以AmSirt1、AmSirt2、AmSirt5和AmSirt7受干扰后对工蜂和蜂王的存活率和寿命影响较大。说明sirtuin蛋白家族基因在维持西方蜜蜂雌性成年蜂的正常发育和寿命中具有重要作用。西方蜜蜂的主动和被动禁食行为均会引起sirtuin蛋白家族基因响应，显示该类蛋白与不同发育时期营养物质之间关系密切。Pull down检测显示AmSirt1、Am14-3-3ε、AmFOXO蛋白之间都存在体外互作，表明这3个蛋白分子在西方蜜蜂中可以互相协同，进而对西方蜜蜂的寿命起到调控作用。 综上所述，本研究利用分子生物学技术初步解析了西方蜜蜂sirtuin蛋白家族基因在西方蜜蜂雌性蜂生长发育及寿命中的调控作用，为探讨sirtuin蛋白在西方蜜蜂雌性蜂寿命差异的分子机理提供了前期基础，对促进西方蜜蜂的种群繁育具有重要意义，对进一步探讨sirtuin蛋白与动物寿命的关系提供了新的参考。 |
| 并列题名： | Regulation of sirtuin protein family genes on the development and lifespan of female honeybees Apis mellifera eng |
| 题名主题： | 西方蜜蜂 Sirtuin蛋白 发育 寿命 表达模式 学位论文 |
| 中图分类： | S892-533 |
| 个人名称等同： | 宋文菲 著 |
| 个人名称次要： | 李亚辉 指导 |
| 团体名称等同： | 云南农业大学 授予 |
| 记录来源： | CN YNAUL 20240410 |