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《白背飞虱翅型分化和抗病毒机制的网络分析及其基因组数据库的构建.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、白背飞虱翅型分化和抗病毒机制的网络分析及其基因组数据库的构建白背飞虱是一种水稻害虫,它不仅直接吸食水稻,还是水稻病毒的传播介体,并且具有很强的迁飞能力,对水稻生产造成了巨大的损失。因此它是研究植物宿主-植物病毒-介体昆虫相互作用模式,以及昆虫翅膀表型可塑性的理想模型。为了探究白背飞虱与南方水稻黑条矮缩病毒(Southernriceblack-streakeddwarfvirus,SRBSDV)的互作,及其翅型分化的调控机制,我们分别构建了翅型分化和免疫相关的白背飞虱基因相互作用网络,并结合了RNA-Seq和ChIP-
2、Seq数据,来从网络水平揭示基因和信号通路在翅型分化和免疫反应中的作用,并鉴定和验证了在其中起到调控作用的新基因。首先,表型可塑性是昆虫中一种常见的高度适应环境的现象,相同的基因型可以响应环境的变化而产生不同的表型。白背飞虱的翅二型现象就是其中的一个代表。之前的研究表明Insullin-PI3K-Akt-FOXO信号通路在飞虱的翅型分化调控中起到至关重要的作用。然而,该通路的其他调控基因以及下游效应基因仍不完全清楚。我们从转录组分析中发现,飞行肌肉基因和能量代谢基因在长翅型翅芽中高表达,而且飞行肌肉基因的转录本在两种
3、翅型中有显著的剪接方式差异,这表明长翅型个体的翅膀有更强大的飞行能力和更活跃的能量代谢。接下来,我们基于FOXO的ChIP-Seq数据,预测了1259个FOXO的靶基因,其中包括翅型分化、飞行肌肉和能量代谢基因。随后我们整合了基于蛋白质同源关系、共表达和GO语义相似性的方法预测的基因相互作用,以及FOXO靶-基因之间的相互作用,构建了全基因组规模的基因相互作用网络,并通过MCL聚类方法得到了多个与生理功能高度相关的网络模块。在IIS-PI3K-Akt-FOXO通路相关模块中,我们发现了45个与该通路的基因有直接相互作
4、用的差异表达基因,这些基因被视为可能调控翅型分化的候选基因。我们从中挑选了5个基因通过RNAi敲除实验进行功能验证,结果表明这5个基因都能够调节翅型分化。该研究对白背飞虱的翅型分化调控提供了有价值的线索,并且证明了网络分析是鉴定表型调控新基因的有效方法。之后我们又通过类似的生物网络与组学数据相结合的方法,构建了白背飞虱的免疫相关网络,并利用感染SRBSDV的雄性和雌性白背飞虱的转录组数据,鉴定了白背飞虱受SRBSDV诱导后被激活或抑制的基因、通路和免疫相关网络模块。我们发现白背飞虱对病毒的免疫反应具有性别二态性,包括
5、RNA干扰通路在内的多个免疫通路在雄性和雌性中对病毒的响应不同;内吞相关网络模块的基因表达量随着病毒滴度而发生明显变化;在雌性中与繁殖力相关的卵黄蛋白原的表达量随着病毒滴度的升高而上调,说明SRBSDV可能使雌性白背飞虱的繁殖力增强。最后,我们实验室首次完成了白背飞虱的基因组组装和注释,并积累了较为丰富的白背飞虱多组学数据。在此基础上,我们建立了白背飞虱的基因组数据库网站,提供基因组学数据和其他高通量测序数据的查询、可视化和下载服务,旨在丰富白背飞虱的研究资源,为今后的相关研究奠定良好的基础。源源
