西方蜜蜂工蜂不同虫态发育的转录组学分析

作     者：宋文菲 胡宗文 苗春辉 余玉生 杨爽 李亚辉 SONGWen-fei;HU Zong-wen;MIAO Chun-hui;YU Yu-sheng;YANG Shuang;LI Ya-hui

作者机构：云南农业大学动物科学技术学院云南昆明650201 云南省农业科学院蚕桑蜜蜂研究所云南蒙自661101 

出 版 物：《南方农业学报》 (Journal of Southern Agriculture)

年 卷 期：2022年第53卷第3期

页      面：748-758页

学科分类：090504[农学-特种经济动物饲养（含：蚕、蜂等）] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

基　　金：国家现代农业(蜜蜂)产业技术体系建设专项(CARS-44-SYZ 16) 云南省科技计划项目(202105AF150052) 云南省科技特派团资助项目(202204BI090013)。 

主　　题：西方蜜蜂 工蜂 生长发育 差异表达基因 信号通路 转录组测序 

摘      要：【目的】基于转录组学对西方蜜蜂工蜂不同虫态间的差异表达基因(DEGs)进行筛选和功能注释分析,揭示与工蜂生长发育相关的信号通路,为深入解析工蜂生长发育的分子调控机理提供基础数据。【方法】以西方蜜蜂工蜂的3日龄幼虫、1日龄蛹和1日龄羽化工蜂3个虫态为研究对象,利用llumina NovaSeq 6000平台进行转录组测序,采用DESeq2筛选不同虫态样品间的表达差异基因,然后分别进行GO功能注释分析及KEGG信号通路富集分析,并通过实时荧光定量PCR进行验证。【结果】经转录组测序,在西方蜜蜂工蜂3日龄幼虫与1日龄蛹间筛选出4823个差异表达基因(51.86%上调,48.14%下调),在1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间筛选出3295个差异表达基因(57.51%上调,42.49%下调),在3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间筛选出5267个差异表达基因(52.95%上调,47.05%下调)。GO功能注释分析结果显示,3日龄幼虫与1日龄蛹间的差异表达基因注释到43个GO功能条目,1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到45个GO功能条目,3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间的差异表达基因注释到44个GO功能条目,主要涉及细胞过程、细胞部分及结合等。KEGG信号通路富集分析发现,3日龄幼虫与1日龄蛹间有2905个差异表达基因富集到332条KEGG信号通路上,其中17条KEGG信号通路呈显著富集,涉及核糖体、氧化磷酸化和昆虫激素生物合成等;1日龄蛹与1日龄羽化工蜂间有1644个差异表达基因富集到331条KEGG信号通路上,其中45条KEGG信号通路呈显著富集,涉及氧化磷酸化、生热作用和胰岛素分泌等;3日龄幼虫与1日龄羽化工蜂间有2958个差异表达基因富集到337条KEGG信号通路上,其中14条KEGG信号通路呈显著富集,涉及核糖体、蛋白酶体和胰岛素分泌等。6个随机挑选差异表达基因的实时荧光定量PCR检测结果与转录组测序结果相符,即转录组测序结果可靠。【结论】昆虫激素生物合成通路相关差异表达基因调控与西方蜜蜂工蜂各虫态JH滴度变化规律一致,氧化磷酸化信号通路则与各虫态的营养摄入和活动行为相关,而胰岛素分泌通路涉及各虫态的营养调控、脂肪体合成及细胞凋亡。可见,昆虫激素生物合成、胰岛素分泌和氧化磷酸化3种信号通路在西方蜜蜂工蜂幼虫、蛹和成虫的发育调控中发挥着重要作用。