摘要: 【目的】大蜡螟Galleria mellonella Linnaeus是世界范围内蜂群中普遍存在的害虫,给世界养蜂业带来了巨大的危害。本研究旨在建立大蜡螟触角转录组数据库,挖掘大蜡螟嗅觉相关基因,为今后利用嗅觉基因靶标防治大蜡螟提供分子生物学信息数据。【方法】利用高通量测序平台(Illumina HiSeqTM 2500)对大蜡螟触角进行转录组测序和组装,通过筛选转录组数据库,鉴定出嗅觉相关基因。【结果】成功构建了大蜡螟触角转录组,经序列拼接获得188 278条unigenes,平均长度为781 bp,N50为1 161 bp。使用BLAST软件将大蜡螟触角unigenes序列与7大公共数据库比对,共注释到108 047条unigenes,其中NR数据库注释的unigenes最多,为78 746条,占41.82%,且NR注释的大蜡螟unigenes中与家蚕Bombyx mori类似基因最多,为18.4%。将unigenes与GO数据库比对发现,共有69 794条unigenes注释到GO数据库中,按照其所参与的生物过程、细胞组分和分子功能对其进行GO功能分类,共含有55个亚类,其中参与结合和催化功能及代谢过程的unigenes比例较大;KEGG代谢途径分析表明,14699条unigenes形成231条代谢通路,其中被注释在信号传导通路中的unigenes最多,为2 401条,占16.33%。进一步基因注释分析,鉴定得到226个候选嗅觉相关基因,包括52个气味结合蛋白(Odorant binding proteins,OBPs)基因,36个化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)基因,80个气味受体(Odorant receptors,ORs)基因,56个离子型受体(Ionotropic receptors,IRs)基因和2个感觉神经元膜蛋白(Sensory neuron membrane proteins,SNMPs)基因;通过比较雌、雄大蜡螟转录组鉴定出114个差异表达基因,包括5个嗅觉相关基因(OBP8、OBP17、CSP3、CSP34和OR15);114个差异表达基因中,66个基因在雌蛾触角中高表达,48个基因在雄蛾触角中高表达。【结论】本研究获得了大蜡螟触角转录组数据,并鉴定出候选嗅觉相关基因,结果为进一步研究大蜡螟的基因功能及嗅觉感受机制奠定分子基础。

摘要: 【目的】建立云斑天牛Batocera horsfieldi (Hope)成虫触角转录组数据库,深入挖掘云斑天牛的基因数据信息。【方法】采用高通量测序平台(IlluminaHiSeq)对云斑天牛成虫触角进行转录组测序、序列组装及生物信息学分析。【结果】云斑天牛成虫触角转录组共获得137 485条Transcript序列和69 214条Unigene序列;其中,Transcript序列平均长度1142bp,Unigene序列平均长度1983bp。将Unigene分别比对到NR、NT、SwissProt、KO、PFAM、GO、KOG数据库进行基因功能注释,NR注释41 636条,NT注释14 895条,KO注释19 287条,SwissProt注释33 442条,PFAM注释34 687条,GO注释35 321条,KOG注释20 582条。NR注释表明,72.0%的云斑天牛Unigene与赤拟谷盗Tribolium castaneum和中欧山松大小蠹Dendroctonus ponderosae具有相似性。基因功能注释分类表明,云斑天牛成虫触角转录组在GO数据库三大类中包含5个最主要功能,分别是细胞过程、代谢过程、单有机体过程、结合和催化活性,分别占20 912、19 086、17 202、21 477和15 823条Unigenes;云斑天牛转录组在KOG数据库26个功能目录共注释20 585条Unigenes,其中,翻译后修饰、蛋白质转换和伴侣共有1 977条,一般功能预测3 285条(最多),信号传导机制3 053条,合计8 315条占全部Unigenes 40.39%;总共19 287条Unigenes分至5个KEGG功能类别,其中细胞过程6 793条,环境信息处理6 255条,遗传信息处理3 038条,代谢3 852条,有机系统3508条。进一步基因功能注释分析筛选得到161个嗅觉相关基因,包含96个气味结合蛋白(Odorant binding protein,OBP),34个化学感受蛋白(Chemosensory protein,CSP)和31个气味受体(Odorant receptor,OR)。【结论】本研究获得了云斑天牛成虫触角转录组数据库,为进一步研究云斑天牛的基因功能分析及嗅觉感受机制奠定了分子基础。

摘要: 【目的】植食性昆虫肠道细菌的组成与其食物密切相关。本研究旨在探究小菜蛾Plutella xylostella幼虫肠道细菌多样性与其取食食物之间的关系以及它们之间相互适应的过程。【方法】本研究选取小菜蛾人工饲料品系(S)及其转寄主到结球甘蓝Brassica oleracea var.capitata、结球白菜Brassica rapa subsp.pekinensis和花椰菜Brassica olerocea var.botrytis饲养后第1代(分别为G1C, G1CC和G1WC)和第3代(分别为G3C, G3CC和G3WC)的4龄幼虫,提取小菜蛾肠道细菌基因组DNA,利用Illumina MiSeq二代高通量测序技术,分析其肠道细菌多样性和丰度。【结果】α多样性指数分析发现,取食不同食物的小菜蛾4龄幼虫肠道细菌多样性高低顺序为G1WC>G1CC>S>G1C。在菌群组成上,以人工饲料为食的S样品肠道细菌主要由厚壁菌门(Firmicutes)组成,转寄主植物后的G1C, G1CC和G1WC肠道中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度显著下降,G1C和G1CC小菜蛾肠道中变形菌门(Proteobacteria)相对丰度显著上升成为优势菌群,G1WC肠道中拟杆菌门(Bacteroidetes)成为优势菌群。在寄主植物上连续饲养3代后,与第1代相比,小菜蛾肠道细菌α多样性指数没有显著性改变,但在结球甘蓝和结球白菜上小菜蛾肠道菌群结构却发生了变化,相比G1C,G3C肠道中芽孢杆菌目(Bacillales)的相对丰度显著下降;相比G1CC, G3CC肠道中放线菌门(Proteobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)的相对丰度均显著上升。【结论】取食人工饲料和不同寄主植物的小菜蛾幼虫肠道细菌多样性和群落构成存在显著差异,寄主植物对小菜蛾肠道微生物的结构组成具有重要的影响,且小菜蛾肠道微生物对寄主植物可能存在一个长期适应的过程。本研究为进一步探讨影响小菜蛾肠道细菌变化的因素,以及后续研究肠道细菌与寄主植物之间的互作奠定了良好的基础。

摘要: 【目的】齿缘刺猎蝽Sclomina erinacea是我国猎蝽科天敌昆虫常见种类,其不同地理种群存在明显形态差异。本研究旨在利用已经获得的齿缘刺猎蝽转录组数据筛选微卫星位点,为齿缘刺猎蝽种群遗传多样性和遗传分化研究开发可靠的微卫星分子标记。【方法】基于高通量测序技术平台Illumina HiSeq(TM) 2000获得齿缘刺猎蝽转录组数据(42 215条unigenes),利用MISA软件进行搜索发掘SSR标记;利用Primer Premier 3软件设计SSR引物,从中随机选取54对SSR引物,利用PCR技术在中国齿缘刺猎蝽9个地理种群上进行验证。【结果】利用MISA软件搜索到微卫星位点2 395个,它们分布在2 107条unigenes上,其主要重复类型是三核苷酸重复(占总SSR的44.43%),其次是二核苷酸重复(占总SSR的40.08%),再次是四核苷酸重复(占总SSR的12.94%)。利用Primer Premier 3软件成功设计出2 000余对SSR引物。随机选取的54对引物对9个齿缘刺猎蝽不同地理种群进行的SSR位点PCR扩增结果表明,共有16对引物较好地扩增出目的片段。【结论】研究表明利用齿缘刺猎蝽转录组数据可以大量发掘微卫星分子标记。本研究为进一步开展齿缘刺猎蝽的种群遗传学研究奠定了基础。

摘要: 【目的】建立黑须污蝇Wohlfahrtia magnifica转录组数据库,挖掘黑须污蝇基因数据,为更深入地研究双峰驼阴道蝇蛆病提供理论依据。【方法】采用高通量测序平台Illumina Hiseq(TM)4000对黑须污蝇幼虫、蛹和成虫进行转录组测序,并进行生物信息学分析。利用黑须污蝇幼虫、蛹和成虫转录组数据,通过基因差异表达分析以及GO功能显著性富集分析的方法筛选出嗅觉相关基因,并通过荧光定量PCR技术对黑须污蝇幼虫、蛹和成虫中OBP99b,OBP56a和OBP99a 3个嗅觉相关基因表达水平进行验证。【结果】结果显示,每个黑须污蝇样本的转录组数据量在4.96 Gb以上,G+C含量在35.35%以上,Q20含量在97%以上。与NCBI_nr, GO, KEGG, Pfam, Swiss-Prot和eggNOG数据库进行对比,共注释到73 303条unigenes。其中eggNOG数据库注释到的unigenes最多,为35 066条,分布在23个蛋白功能中,其中的翻译修饰、蛋白质周转的unigenes所占比例较大;GO数据库注释到的unigenes数为29 193条,功能包括分子功能、细胞组分、生物学过程三大类50个分支,其中参与生物学过程和氧化还原过程的unigenes比例较大;KEGG数据库注释到的unigenes数为15 068条,其中参与信号转导过程的unigenes比例较大。上述数据表明该转录组测序结果较好,为后续研究奠定了基础。依据黑须污蝇幼虫、蛹、成虫转录组数据筛选到30个嗅觉相关基因,其中包含9个气味结合蛋白(OBP)基因,进一步基因注释发现OBP99b,OBP56a和OBP99a基因在黑须污蝇不同发育阶段表达差异显著(|log_2FC|>1,P<0.05),这在荧光定量PCR分析结果中得到了验证。【结论】本研究获得了黑须污蝇幼虫、蛹和成虫转录组数据,筛选出黑须污蝇各发育阶段嗅觉相关基因,并验证了OBP99b,OBP56a和OBP99a基因在黑须污蝇幼虫、蛹和成虫3个发育阶段差异表达,为防治双峰驼阴道蝇蛆病提供了新思路。