UVA輻射誘導黑腹果蠅差異表達基因的研究.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，對UVA輻射波段（400-315 nm）的光波十分敏感。本研究以模式昆蟲黑腹果蠅為研究材料，研究了不同UVA輻射強度(350μW/cm2和1，000μW/cm2)和誘導時間（0h、0.5 h和1.0 h）的處理條件下，果蠅體內(nèi)響應UVA輻射的分子應答機制并通過后續(xù)的分子生物信息分析，深入探究了

2、UVA輻射相關(guān)應答基因的表達模式和生物學功能，以期從轉(zhuǎn)錄水平上研究昆蟲應答UVA輻射的分子機制。
　　主要研究結(jié)論如下:
　　1.UVA輻射誘導果蠅SSH文庫的構(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（輻射強度為:350μW/cm2和時間為:0.5h）誘導后黑腹果蠅差異表達cDNA文庫，并利用了熒光定量PCR(qRT-PCR)技術(shù)對SSH文庫的結(jié)果作了進一步的驗證。在構(gòu)建的正向和反向SSH文庫中

3、，共檢測到了113個差異表達Expressed Sequence Tags(ESTs);采用生物學過程Gene Ontology(GO)功能分類對差異表達的ESTs進行了功能注釋，131個ESTs中有102個ESTs獲得GO注釋，102個獲得GO注釋的ESTs按功能分為10大類，在這10大類ESTs功能分類中，以細胞代謝（能量代謝和蛋白質(zhì)代謝）和脅迫響應（脅迫應答和氧化還原作用）相關(guān)的ESTs數(shù)量最多;最后，分析了主要的差異表達基因的上

4、游調(diào)控區(qū)域，獲得了多個與信號傳導路徑相關(guān)的TranscriptionFactor Binding Motifs(TFBMs)調(diào)控序列。本研究表明，UVA輻射能夠誘導果蠅體內(nèi)mRNA水平的應答響應，響應機制涉及到果蠅體內(nèi)細胞生命活動的各個方面，各項生理活動協(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文庫構(gòu)建
　　為了研究果蠅應答UVA輻射（輻射強度為:1，000μW/cm2和時間為:

5、0h、0.5 h和1.0 h）時頭部組織內(nèi)表達基因的響應機理，本論文采用了高通量RNA-Seq技術(shù)鑒定出大量與響應UVA輻射相關(guān)的表達基因并對其進行了Pathway路徑分析，預測和確定了顯著性富集的信號傳導途徑，包括MAPK、ErbB、chemokine、Calcium和Wnt信號傳導路徑;利用Short Time-series Expression Miner(STEM)軟件對3個RNA-Seq差異表達文庫中共13，362個表達基因進

6、行短時表達模型分析，結(jié)果顯示5506個表達基因被排列到15個表達模型中，其中有6個模型(profile0、profile2、profile3、profile4、profile7和profile10)是顯著性表達模型，并根據(jù)基因表達趨勢的相似性將這6個顯著性表達模型聚類成3大類模型，且對這3大類表達基因進行了GO功能的顯著性富集分析，分別得到了36、33和31個顯著富集的GO條目，其中在生物學過程GO功能分類中，脅迫響應功能的GO條目在3

7、類模型中都顯示較高的富集值，如脅迫應答(GO:0050896)和免疫反應(GO:0002376)，此外，代謝過程(GO:0008152)和細胞過程(GO:0009987)功能的GO條目在3個表達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，而且還涉及了多種不同的策略機制來響應和抵消UVA輻射誘導的應激反應。本研究的結(jié)果可以為進一步探討昆蟲響應UVA輻射的應答反應提供科學依據(jù)。
　　3.U

8、VA輻射對果蠅體內(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態(tài)（幼蟲和成蟲）在應答UVA輻射時體內(nèi)CG7708基因表達和ACh含量的變化情況。結(jié)果顯示，不同UVA輻射強度和處理方式均能對果蠅（幼蟲和成蟲）體內(nèi)CG7708基因表達和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基因表達水平和ACh含量相關(guān)性分析結(jié)果顯示，僅在1，000μW/cm2強度的UVA輻射條件下，幼蟲體內(nèi)CG7708基因表達水平與ACh含量呈顯著的負相關(guān)關(guān)系(P＜0.05)，回歸方程為:Y=-0.0023X+3.3764，這說明在特定條件下，CG7708基因的表達確實與ACh的合成存在相關(guān)性。本項研究推測CG7708和ACh在UVA輻射誘導的神經(jīng)信號傳導中起到一定的調(diào)控