中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的microRNA应答分析

摘要：

[目的]蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是一种能够侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫的致死性真菌病原.微小RNA (microRNA,miRNA)可通过在转录后水平靶向抑制或降解mRNA而参与宿主与病原互作过程.本研究旨在对球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道的差异表达miRNA (DEmiRNA)及其靶基因进行深入分析,进而揭示DEmiRNA在中蜂响应球囊菌胁迫应答过程中的作用.[方法]利用Illumina MiSeq平台对正常及球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道(AcCK和AcT)进行测序,通过相关生物信息学软件预测DEmiRNA及其靶基因.通过Blast将靶基因注释到GO和KEGG数据库.利用Cytoscape软件构建DEmiRNA与其靶mRNA的调控网络.通过Stem-loop RT-PCR和qPCR验证测序数据的可靠性.[结果]本研究共预测出537个miRNA,其长度分布介于16-35 nt之间,且不同长度的miRNA首位碱基偏向性差异明显.通过Stem-loop RT-PCR证实了10个novel miRNA的表达.AcCK vs AcT比较组共有54个DEmiRNA,包含3 1个上调和23个下调miRNA,可分别靶向结合6170和8199个靶基因.GO分类结果显示上调和下调miRNA的靶基因分别涉及47和47个条目,富集基因数最多的皆为结合细胞进程和催化活性.KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果表明上调和下调miRNA的靶基因分别富集在134和126条pathway,富集基因数最多的均为内吞作用和内质网中的蛋白质加工.调控网络分析结果表明,DEmiRNA及其靶mRNA形成十分复杂的调控关系;31个DEmiRNA可靶向结合51个与泛素介导的蛋白水解相关的mRNA,18个DEmiRNA可靶向结合14个与Jak-STAT信号通路相关的mRNA;miR-1277-x、miR-26-x、miR-27-y、miR-30-x、miR-6052-x等16个miRNA共同参与了上述两条免疫通路的调控.最后,随机挑选3个DEmiRNA进行qPCR验证,结果证明了测序数据的可靠性.[结论]本研究提供了中蜂幼虫肠道在球囊菌胁迫后期的miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了球囊菌与宿主之间在miRNA组学水平存在复杂的互作.miR-6052-x和miR-1277-x作为调控网络的核心可能通过影响细胞凋亡参与宿主的免疫防御,miR-26-x和miR-30-x可能通过调控Jak-STAT信号通路参与宿主的胁迫应答.本研究筛选出的关键DEmiRNA有望作为治疗白垩病的分子靶标.

关键词：中华蜜蜂、幼虫、球囊菌、microRNA、靶基因、调控网络

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资助基金：国家自然科学基金31702190;现代农业产业技术体系建设专项资金CARS-44-KXJ7;福建省教育厅中青年教师教育科研项目JAT170158;福建农林大学科技创新专项基金CXZX2017342,CXZX2017343;福建省大学生创新创业训练计划201610389053,201810389082,201810389029

在线出版日期：2019-10-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共18页

页码：1747-1764