东方蜜蜂遗传图谱构建以及雌性蜜蜂发育分子机理

【摘要】蜜蜂是一种重要的经济昆虫，蜜蜂授粉在农业增产和维持生态平衡中都起到了重要作用。此外蜜蜂同样是研究动物行为可塑性和学习记忆能力的一种理想模式生物。以中华蜜蜂(Apisceranacerana，简称中蜂)作为实验材料构建了东方蜜蜂(Apiscerana)的遗传家系，并利用单核苷酸多态性(SNPs)技术判定了103只工蜂的126990个位点的基因型。在去除低质量和不符合孟德尔遗传规律的位点后，实验共得到3000个候选SNPs位点，最后选取1535个SNPs标记构建了东方蜜蜂的第一张遗传图谱。东方蜜蜂遗传图谱包含1535个遗传标记和16个连锁群，其总的遗传距离是3942.7cM，最大连锁群的长度是574.5cM(包含180个标记)，每个标记间的平均遗传距离是2.6cM。类似于西方蜜蜂(Apismellifera)的遗传连锁图谱，东方蜜蜂遗传连锁图谱同样拥有较高的遗传重组率(17.4cM/Mb)。采用DNA甲基化免疫共沉淀测序(meDIP-sequencing)方法检测了2d、4d和6d意大利蜜蜂(Apismelliferaligustica，简称意蜂)蜂王幼虫和工蜂幼虫全基因组甲基化水平，结果发现：工蜂甲基化水平是随着幼虫日龄增加而提高，而蜂王甲基化水平是先增加然后下降，但甲基化都主要发生基因的内含子区。从2d到6d，两种幼虫DNA甲基化差异基因个数由725增加到5049；利用IlluminaHiSeqTM2500技术检测3组4d意蜂蜂王幼虫和工蜂幼虫microRNA(miRNA)的种类和含量，结果表明：蜂王幼虫和工蜂幼虫体内小RNA集中分布于22nt-23nt，从蜂王幼虫和工蜂幼虫体内分别检测到62种和61种已知miRNAs。与工蜂幼虫相比，蜂王幼虫体内有20种表达相对下调的miRNAs，17种表达相对上调的miRNAs。大部分甲基化差异基因和差异表达miRNAs在蜂王幼虫和工蜂幼虫个体的生长发育、新陈代谢的调节、繁殖能力的强弱、细胞间信号的传递转导和细胞结构的形成等生物学过程中起着重要作用。使用RNA-sequencing测序技术检测了意蜂蜂王浆(RJM)和中蜂蜂王浆(RJC)中的miRNA，并分别使用RJM和RJC饲喂1d意蜂幼虫，待幼虫发育成熟出房后，检测其转录组的差异。结果表明：有23.3%表达差异基因是受到蜂王浆中miRNA调控；饲喂异种蜂王浆能引起调控三羧酸循环以及三羧酸循环次级代谢产物的基因发生可变剪切。以意蜂和中蜂1d幼虫为实验材料，分别饲喂RJM和RJC，然后提取每组3d和6d幼虫基因组DNA，利用SequenomMassARRAY技术检测dynactinp62基因甲基化水平。首次发现饲喂异种蜂王浆可以显著降低雌性蜜蜂幼虫dynactinp62基因整体甲基化水平，两种蜂王浆对雌性蜜蜂幼虫dynactinp62基因整体甲基化水平和各位点甲基化水平影响不同，这表明不同蜂王浆具有不同的生物学效应。
【作者】石元元；
【导师】曾志将；
【作者基本信息】江西农业大学，动物遗传育种与繁殖，2014，博士
【关键词】蜜蜂；遗传连锁图谱；蜂王浆；级型分化；DNA甲基化；miRNAs；

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