西方蜜蜂几丁质合成酶基因的生物信息学分析及功能研究

作     者：郭意龙 赵萧 张天泽 宋宇轩 赵浩东 范小雪 任中民 张婕 赵红霞 徐细建 陈大福 郭睿 GUO Yi-Long;ZHAO Xiao;ZHANG Tian-Ze;SONG Yu-Xuan;ZHAO Hao-Dong;FAN Xiao-Xue;REN Zhong-Min;ZHANG Jie;ZHAO Hong-Xia;XU Xi-Jian;CHEN Da-Fu;GUO Rui

作者机构：福建农林大学动物科学学院(蜂学学院)福州350002 广东省科学院动物研究所广州510260 江西省养蜂研究所南昌330000 福建省蜂疗研究所福州350002 

出 版 物：《昆虫学报》 (Acta Entomologica Sinica)

年 卷 期：2023年第66卷第4期

页      面：469-477页

核心收录：

学科分类：09[农学] 0906[农学-兽医学] 

基　　金：国家自然科学基金青年项目(31702190) 国家现代农业产业技术体系专项资金项目(CARS-44-KXJ7) 福建农林大学硕士生导师团队项目(郭睿) 福建省自然科学基金面上项目(2022J01131334) 福建农林大学科技创新专项基金项目(郭睿) 福建农林大学动物科学学院(蜂学学院)科研扶持项目(郭睿) 福建省省级大学生创新创业训练计划项目(顾小雨,张浩宇)。 

主　　题：西方蜜蜂 蜜蜂球囊菌 RNA干扰 几丁质合成酶 免疫应答 

摘      要：【目的】本研究旨在明确西方蜜蜂Apis mellifera几丁质合成酶(chitin synthase,CHS)基因的分子特性,并揭示CHS在西方蜜蜂工蜂幼虫响应蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis胁迫的免疫应答中的功能。【方法】利用相关生物信息学软件预测和分析西方蜜蜂CHS蛋白的分子特性、保守基序和结构域。使用MEGA X软件对西方蜜蜂和其他昆虫CHSs的氨基酸序列进行系统进化分析。采用体外转录法合成CHS和egfp的dsRNA,饲喂蜜蜂球囊菌胁迫的西方蜜蜂工蜂3日龄幼虫以进行RNAi,并利用RT-qPCR检测西方蜜蜂工蜂5日龄幼虫肠道中CHS及宿主响应蜜蜂球囊菌侵染的免疫相关基因abaecin,apidaecin,birc5,defensin-1和PGRP-S2的表达量。【结果】西方蜜蜂CHS蛋白含有1572个氨基酸,属于20种氨基酸,其中正电荷氨基酸与负电荷氨基酸分别为177和169个,分子量约为178.77 kD,等电点为6.65;含纤维素合酶CESA3催化结构域。在西方蜜蜂和东方蜜蜂A.cerana等共13种昆虫的CHSs中均鉴定到3个Motif(Motif 1,Motif 2和Motif 3)和2个结构域(Chitin_synth_2和Glyco_trans_2_3)。系统进化树表明,膜翅目的西方蜜蜂与东方蜜蜂的CHSs的氨基酸序列一致性最高,聚为一支且自举值为100。相较于ds egfp饲喂对照组,ds CHS饲喂组5日龄幼虫肠道中CHS的表达量显著下调,干扰效率为29.40%,abaecin,birc5和defensin-1的表达量均极显著上调,PGRP-S2的表达量显著上调,apidaecin的表达量极显著下调。【结论】西方蜜蜂CHS可能是胞内亲水性跨膜蛋白,西方蜜蜂与其他昆虫CHSs的氨基酸序列具有较高的保守性,其中与东方蜜蜂的CHS的氨基酸序列之间保守性最高,CHS影响西方蜜蜂工蜂幼虫响应蜜蜂球囊菌胁迫的免疫应答。