摘要灰飞虱是一种重要的水稻害虫,它不仅能够通过吮吸汁液造成对水稻的伤害,而且能够作为昆虫介体传播水稻条纹病毒(Rice stripe virus,RSV)和水稻黑条矮缩病毒(Rice black-streaked dwarf virus,RBSDV),造成水稻感病。为了能够更好的了解灰飞虱的先天免疫系统以及其与所传病毒之间的相互作用,本研究首先对感染RSV的灰飞虱及不带病毒的灰飞虱样品进行了高通量测序以及转录组比较分析。通过序列分析我们得到若干与昆虫介体-病毒互作相关的蛋白,并对其中灰飞虱唐氏综合症细胞粘附分子(Down syndrome cell adhesionmolecule,Dscam)在RSV和共生菌沃尔巴克氏体(Wolbachia)侵染灰飞虱过程中起到的作用进行了深入研究。<br> 本研究主要内容包括:⑴分别从带毒和无毒灰飞虱样本中测序得到了201,281和218,681条高质量序列。两组序列首先被分别拼接,形成两组表达序列标签库。随后我们将所有序列混合进行拼接,得到了一个共含有16,885条叠连群和24,607条单条序列(总计41,492条非冗余基因)的表达序列标签库。将这些非冗余基因和NCBI-NR数据库进行BlastX比对,仅有6,873(16.6%)的基因匹配成功得到注释。比较带毒,无毒和混合拼接的数据库在基因本体中的分布,我们发现数据库可以比较完整的代表灰飞虱的转录组。通过对RSV,Wolbachia和类酵母型共生菌(Yeast-likeSymbiont,YLS)的功能基因的分析,我们推测了共生微生物在昆虫细胞内可能的生活方式。对免疫系统相关基因进行分析,我们发现灰飞虱具有和其他昆虫类似的抗病毒免疫系统,比如RNAi,JAK/STAT和Imd免疫途径。我们还对带毒和无毒数据库中表达量差异较大的部分基因进行了分析和验证,得到了卵黄蛋白原(Vitellogenin,Vg),铁转运蛋白(Transferrin,TRF)和Dscam等重要蛋白的部分序列和表达量差异结果。上述结果为后续研究灰飞虱和RSV的相互作用提供了有价值的线索。⑵借助转录组分析得到Dscam的部分序列,参照其他昆虫的同源基因克隆了LsDscam的全长cDNA序列,并预测分析了其蛋白结构。LsDscam具有典型的Dscam蛋白结构,包括10个免疫球蛋白结构域,6个纤维结合蛋白结构域Ⅲ,一个跨膜结构域,一个胞质区尾巴。可变剪切出现在Ig2和Ig3结构域的N端,Ig7结构域,跨膜结构域和C末端,五个可变区至少分别含有10,51,35,2和2个异构体,理论推测LsDscam至少可以编码71,400个独立的亚型和17,850种不同的胞外区。LsDscam在灰飞虱不同组织中都有表达,用RNA干扰的方法降低LsDscam的表达量能够显著降低RSV的滴度和Wolbachia的数量,但是不能影响胞外共生细菌Acinetobacter rhizosphaerae的数量。所以LsDscam有可能对虫媒病毒和共生菌感染灰飞虱起到了促进增强的作用。
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