赤拟谷盗stunted基因与脂质代谢的关系及下游脂肪酶基因功能分析

来源 :南京师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_chenjianchao
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现有研究表明,果蝇Stunted是Methuselah(Mth)的内源性配体,广泛参与调控果蝇的发育、寿命、生殖和应激能力。我们前期研究显示,在赤拟谷盗中通过RNAi技术对Tcstunted敲减后不仅会导致幼虫发育停滞、蜕皮、化蛹和羽化的缺陷,并且观察到其体重和体长显著减小。在果蝇中过表达昆虫脂肪三酰甘油脂肪酶同系物brummer基因会导致脂肪体中TAG含量减少,果蝇变得瘦弱,而与我们在赤拟谷盗中敲减Tcstunted后得到的表型相似,暗示stunted可能参与了赤拟谷盗的脂质代谢过程。因此,我们进一步对stunted是否参与脂质代谢及其下游基因对赤拟谷盗生长发育的功能进行探究并得到了以下结果。首先,我们发现敲减Tcstunted会使两种脂肪酶基因Tcbrummmer和Tclipase3的表达量分别上调了 1.9倍和2.5倍。与对照组相比,干扰组中赤拟谷盗体内的脂质含量也发生了显著变化,其中,脂肪体中脂质含量下降了 38.9%,而血淋巴中脂质含量则升高了 22.1%。这些结果暗示Tcstunted可能通过体内的某种通路参与了赤拟谷盗的脂肪动员。通过双基因干扰实验进一步对其调控机制进行初探,即同时干扰Tcstunted和Tcbrummer以及Tcstunted与Tclipase3,结果显示双基因干扰组中的脂肪体和血淋巴中的脂质含量相对于只干扰Tcstunted组有所恢复,但和对照组的脂质含量则无显著差异。这些结果进一步揭示Tcstunted可通过调控Tcbrummer和Tclipase3的表达进而影响赤拟谷盗的脂肪动员。此外,有趣的是我们发现对Tcstunted基因敲减后,TAG合成通路上的关键基因TcDgat1的表达量显著下降,在转录水平上证明了Tcstunted参与赤拟谷盗的脂质代谢可以同时影响TAG合成和分解通路上的关键基因的表达,进而影响其脂质含量的变化,最终导致赤拟谷盗幼虫发育停滞。此外,我们对这几个基因在赤拟谷盗生长发育过程的影响进行了分析。对这3个脂肪酶基因的时空表达模式分析显示其在不同发育时期和组织中均有表达,但各自又有其特点:TcDgat1在早期成虫及脂肪体和肠表达量较高;Tclipase3主要在晚期成虫和肠中高表达;Tcbrummer在早期蛹和晚期成虫以及脂肪体和肠中中表达量较高。在对赤拟谷盗的幼虫进行RNAi后,显示其可以影响赤拟谷盗的变态发育。其中,干扰Tclipase3幼虫可以进入到蛹的阶段,但是96.75%的蛹不能启动羽化,最终在蛹-成虫转变阶段全部死亡;敲减Tcbrummer导致23.9%的幼虫不能蜕皮,在形态上出现畸形,生长停滞在幼虫期,最终死亡,54.5%的幼虫可以顺利进入蛹期但是却不能启动羽化,生长停滞在蛹-成虫阶段,最终死亡;只有15.8%的幼虫可以顺利进入成虫期。对赤拟谷盗早期成虫进行RNA干扰结果表明,一旦降低TcDgat1基因表达量会导致雌性100%不产卵而雄性的生殖能力降低了约26.8%;Tclipase3和Tcbrummer的敲减则导致产卵量分别下降了 23%和58%,其中比较显著的表型是Tcbrummer干扰组中产的卵全部不能孵化,并且卵黄原蛋白(Tcvg)的表达量被显著抑制,暗示卵的不发育是赤拟谷盗雌性介导的,。TcDgat1、Tclipase3和Tcbrummer基因表达量被抑制后进行饥饿处理,结果显示:ds-TcDgat1组中赤拟谷盗的寿命显著缩短,并在11.79±0.32天内全部死亡;Tclipase3和Tcbrummer基因被敲减后平均存活天数高于对照组存活的天数,但是干扰了Tclipase3后成虫在应对饥饿刺激时其存活曲线与对照组是一致的,24天内全部死亡;而敲低Tcbrummer基因后成虫在第30天全部死亡,比对照组多活了 6天。这些结果表明TcDgat1、Tclipase3和Tcbrummer除了脂质代谢方面起作用外,在赤拟谷盗的生长发育、寿命及生殖的过程中也有重要作用。
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