拟黑多刺蚁中雌激素相关受体（ERR）与Tailless及Homothorax基因的关联性研究

论文摘要

雌激素相关受体（estrogen-related receptor,ERR）和雌激素受体（estrogen receptor,ER）具有同源性,它们能够直接与类固醇激素受体共激活子结合激活靶基因的表达,并且可以参与雌激素信号通路,表现出共同的结构和功能特征。ERR在早期胚胎发育中有作用,可以调节信号分子的表达。脊椎动物中有三种ERR,分别是ERRα、ERRβ和ERRγ,而昆虫中只有一种ERR,与人的ERRγ直系同源。Tailless（Tll）是类固醇核受体家族的一个转录因子,属于孤儿核受体。Tll家族中的成员都有一个保守序列,这个保守序列调控Tll蛋白,而这个调控作用在胚胎的发育中非常重要。Tll是一个分节基因,胚胎发育的时候可以调控和激活其他的转录因子,从而调节昆虫的分节发育。Homothorax（Hth）可以调控细胞的增殖和分化。Hth的蛋白质在胚胎和成虫发育过程中发挥重要作用。在成虫发育中,Hth蛋白是发育中腿、翅近远端轴形成的重要调节子。酸性红和柠檬黄是人工合成的水溶性含氮食品染料。一定浓度的酸性红造成斑马鱼心脏水肿,引起心血管毒性;一定浓度的酸性红与柠檬黄会对大鼠的肝脏和肾脏造成一定的损伤。一次性食用含有柠檬黄色素超过标准的的食物,会导致人体产生过敏、腹泻等症状;如果超过肝脏承受能力,就会在体内积累,导致身体损伤。拟黑多刺蚁（Polyhachis vicina Roger）是一种典型的群居性的社会昆虫,其生命经历了四个阶段:卵、幼虫（4个龄期）、蛹、成虫,其中成虫分为三个品级:雌蚁、雄蚁和工蚁。P.vicina是国家卫生部指定的唯一一个药食兼用的蚂蚁,作为社会性昆虫的典型代表,是研究社会性昆虫生长发育及其基因调控机制的良好材料。本研究分为两个部分:第一部分,以拟黑多刺蚁（P.vicina）为研究对象,通过荧光实时定量技术从mRNA水平分析PvERR、PvTll、PvHth这三个基因在P.vicina不同发育阶段拟黑多刺蚁中的表达情况;然后使用RNAi技术分别沉默PvERR和PvTll,从而检测PvERR、PvTll、PvHth三者在mRNA水平的表达情况;观察统计PvERR和PvTll被干扰前后虫体外形变化;死亡和体重变化;推测PvERR和PvTll以及PvHth对拟黑多刺蚁生长发育的调控作用,以及三者之间的表达关系。第二部分,本研究还通过荧光实时定量技术从mRNA水平分析分别经过色素酸性红和柠檬黄处理后,PvERR、PvTll、PvHth在P.vicina不同发育阶段、不同品级的成虫中的表达情况;观察统计处理前后拟黑多刺蚁外形、死亡率和体重的变化情况,从而推测酸性红和柠檬黄这两种食用色素对拟黑多刺蚁生长发育影响。研究结果如下:1.采用qRT-PCR技术在mRNA水平检测PvERR-RNAi后P.vicina不同发育阶段的拟黑多刺蚁虫体PvERR、PvTll、PvHth三个基因的表达,通过比较分析发现表达量均发生了一定的改变。PvTll在雌蚁中的表达显著上升,而在其余发育阶段中都显著下调;这说明对PvERR的干扰导致了PvTll表达下调。对PvHth的表达检测发现在4龄幼虫、蛹、工蚁的表达下调。由此可见,PvERR的下调导致PvTll和PvHth的表达下调。通过对各个品级的观察发现,PvERR的下调对拟黑多刺蚁的4龄幼虫的影响显著,幼虫的体色加深,外表变得皱缩,消化道黑化,成虫的腹部膨大显著,并且体色加深;对死亡情况的统计发现,幼虫、蛹、雄蚁在PvERR-RNAi之后死亡多于对照组;对各品级体重的观察发现幼虫、蛹和雄蚁的体重影响显著;由此我们猜测PvERR对拟黑多刺蚁的代谢和生长发育起到一定的作用。2.通过对PvTll实施RNA干扰,发现在各发育阶段的PvTll基因在mRNA水平的表达显著下调导致PvERR的表达在各发育阶段中都显著下调;这说明对dsPvTll的干扰导致了PvERR表达下调。PvHth的表达在4龄幼虫、蛹、工蚁中表达下调。由此可见PvTll的下调导致PvERR和PVHth的表达下调。通过对各个品级的观察发现,PvTll的下调对拟黑多刺蚁的4龄幼虫的影响显著,幼虫的体色加深,外表变得皱缩,出现明显的畸形现象,蛹的颜色加深、皱缩,出现畸形蜕皮现象;成虫腹部出现异常膨大现象,雌蚁和工蚁的背部鳞片异常扩大,雄蚁的翅出现缺刻。对死亡情况的统计发现,幼虫、蛹、雄蚁经过干扰之后死亡多于对照组;工蚁在高浓度的dsPvTll干扰下,死亡率也较高,对雌蚁的死亡影响不显著。对各品级体重的观察发现幼虫、蛹和雄蚁的体重影响显著,增长幅度明显小于对照组,而对雌蚁和工蚁的体重影响不显著;由此我们猜测PvTll对拟黑多刺蚁的分节发育和生长发育起到一定的作用。3.酸性红处理后,PvERR、PvTll、PvHth在拟黑多刺蚁的不同发育阶段均有表达,并且表达具有差异性。与对照组相比,PvERR和PvTll在4龄幼虫、蛹、雌蚁的表达中均下调。PvHth在4龄幼虫、蛹、雌蚁中的表达均下调,在雄蚁和工蚁中的表达均上调。通过对各个品级的表型观察发现,酸性红处理后,四龄幼虫无法很好的消化分解该溶液,而是将酸性红溶液直接排出体外。而对其余发育阶段的表型无显著的影响。对死亡情况的统计发现,幼虫、蛹的死亡数显著多于对照组;而对成虫的死亡影响不显著。对各品级体重的观察发现,幼虫、蛹的体重与对照组相比下降明显,雌蚁体重上升,而对雄蚁和工蚁无显著影响。由此我们猜测酸性红对拟黑多刺蚁幼虫的代谢有一定的影响,对生长发育相关基因的表达有一定影响。4.柠檬黄处理后,PvERR、PvTll、PvHth在拟黑多刺蚁的不同发育阶段均有表达,并且表达具有差异性。与对照组相比,PvERR在4龄幼虫、雌蚁、工蚁的表达中均下调。PvTll在4龄幼虫、蛹中的表达均上调,在成虫中的表达下调。PvHth在4龄幼虫中的表达上调,在蛹、雌蚁中的表达均下调。通过对各个品级的外形观察发现,柠檬黄处理后,4龄幼虫肤色发黄,消化道发黑,而对其余发育阶段的虫体表型无显著影响。对死亡情况的统计发现,幼虫、蛹的死亡数显著多于对照组;而对成虫的死亡影响不显著。对各品级体重的观察发现幼虫、蛹、雌蚁的体重相当于对照组下降明显,而雄蚁、工蚁的体重无显著变化。由此我们推测柠檬黄对拟黑多刺蚁幼虫的代谢有一定的影响,对生长发育相关基因的表达有一定影响。综上所述,PvERR的表达会影响PvTll和PvHth的表达,同时,PvTll的表达会影响PvERR和PvHth的表达。PvERR对拟黑多刺蚁的生长发育和代谢有调节作用,PvTll对拟黑多刺蚁的分节发育有重要作用。酸性红和柠檬黄对拟黑多刺蚁幼虫的代谢有一定的影响,对生长发育相关基因的表达有一定影响。酸性红和柠檬黄可能通过参与ERR相关的代谢途径从而影响PvERR、PvTll和PvHth的表达。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 谭娥

导师: 奚耕思

关键词: 拟黑多刺蚁,干扰,酸性红,柠檬黄

来源: 陕西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 陕西师范大学

分类号: Q963

DOI: 10.27292/d.cnki.gsxfu.2019.000360

总页数: 119

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