20E和Insulin调控桔小实蝇雌虫性成熟分子机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31471774
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1402.农业昆虫学
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The oriental fruit fly, Bactrocera dorsalis (Diptera: Tephritidae) is one of the most important pests for various kinds of fruits and vegetables.It is difficult for us to control this pest. Females can't reach sexual maturation to mate and lay eggs after emergence, until they further develop for several days. Therefore, the process to reach sexual maturation is considered as the important breakthrough point for pest control. Both 20-hydroxyecdysone (20E) and insulin are the most important endocrine hormones for insects, playing very important roles in insect reproductive process. Our results showed that several key transcription factors were significantly differentially expressed between the newly emerged females and the sexually mature females, such as EcR、FOXO, etc. This data suggest that both signal pathways are involved in regulating sexual maturation. However, the underlying mechanism and the possible crosstalk between these two signaling pathways are unknown. This project intends to identify more genes regulated by 20E and insulin participating in the process of female sexual maturation using transcriptome sequencing. Roles of these genes in regulating sexual maturation will be studied by RNAi. The yeast two-hybrid system will be used to identify the interacted proteins for the encoded proteins of key genes. Co-immunoprecipitation will also be used to to analyze their interaction. Our study will not only illustrate the mechanism of sexual maturation regulated by 20E and insulin signaling in B.dorsalis, and lay a foundation for further investigation of the mechanisms of insect reproduction regulation, but also provide theoretical basis for the development of efficient, simple, green and sustainable control strategies of B. dorsalis.
桔小实蝇是重要的果蔬害虫,防治困难。其成虫羽化后必须经历一段时间才能达到性成熟并交配产卵,因而性成熟过程也是控制虫害的重要切入点。20-羟基蜕皮酮(20E)和胰岛素(Insulin) 是昆虫体内重要的内分泌激素,参与调控昆虫生殖发育等诸多生理过程。我们的研究显示,20E和Insulin信号途径中的关键转录因子EcR、FOXO等基因在桔小实蝇雌虫性成熟前后差异表达,表明两种信号参与调控桔小实蝇雌虫性成熟。然而其调控机理及两种信号途径交联方式尚不清楚。本项目拟通过转录组表达差异分析,鉴定受20E和Insulin调控的性成熟相关基因;利用RNAi、酵母双杂交、免疫共沉淀等技术研究关键基因在调控雌虫性成熟中的功能及其编码蛋白的互作蛋白。本项目将揭示20E和Insulin调控桔小实蝇性成熟的分子机理,为进一步丰富和完善昆虫生殖调控机制提供新线索,最终为桔小实蝇高效、简便和可持续绿色防控提供理论基础。

结项摘要

多数昆虫的成虫羽化后需要补充营养才能达到性成熟、从而促进交配产卵,但目前已知的性成熟调控基因非常少,调控机理尚不清楚。桔小实蝇是重要的果蔬害虫,防治困难。其成虫羽化后必须经历一段时间才能达到性成熟并交配产卵,因而性成熟过程也是控制虫害的重要切入点。本项目建立了桔小实蝇雌虫初羽化与性成熟时期转录组文库,DGE分析鉴定了多个差异表达基因;qRT-PCR进行了验证,并检测了20E和Insulin对差异表达基因的调控模式。RNAi沉默20E信号通路的重要转录因子EcR、USP和Insulin信号通路重要转录因子InR、Foxo,桔小实蝇产卵量显著减少,卵黄蛋白原基因Vg表达量明显下调,表明20E和Insulin信号通路通过影响雌虫卵黄沉积和产卵量调控其生殖。鉴定到在桔小实蝇雌虫性成熟时期高表达的Rab40基因;注射20E和Insulin后Rab40表达量明显上调;RNAi干扰BdRab40后,雌成虫的卵巢组织发育迟缓或不完全,并且总产卵量及日均产卵量都显著降低;卵黄蛋白原的表达量明显下调。此外,从桔小实蝇成虫转录组中鉴定得到了6个在初羽化与性成熟时期差异表达的COP9信号复合体亚单位基因csn2、csn3、csn4、csn5、csn6、csn7;时空表达模式结果表明,csn3、csn5在性成熟时期及卵巢组织高表达;沉默csn5基因后,卵巢发育明显迟缓,并且产卵量显著下调;蜕皮激素合成通路与20E信号途径关键转录因子表达量显著下调;酵母双杂交技术筛选到CSN5互作蛋白Vg1,pull down验证发现CSN5与Vg1存在互作。另外,鉴定到在性成熟时期的卵巢组织中高表达的蛋白酶体β3亚基类似物基因 pts,实时荧光定量PCR和免疫印迹技术发现其在性成熟时期的卵巢组织高表达,免疫组化表明pts蛋白主要定位于卵巢组织滤泡细胞和滋养细胞的细胞质中, RNAi沉默该基因后,约有1/2的雌虫卵巢发育迟缓,脂肪体中的卵黄原蛋白基因Vg1、Vg2及卵黄原蛋白Vg1、Vg2表达量显著下调。以上结果表明,Rab40、csn5、pts基因可能通过影响桔小实蝇卵黄原蛋白合成与卵黄沉积作用参与调控卵巢发育与产卵量,进而影响雌虫的生殖发育。本项目揭示了20E 和Insulin调控桔小实蝇性成熟的分子机理,为进一步丰富和完善昆虫生殖调控机制提供新线索,最终为桔小实蝇高效、简便和可持续绿色防控提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(2)
专利数量(0)
RNA sequencing to characterize transcriptional changes of sexual maturation and mating in the female oriental fruit fly Bactrocera dorsalis.
RNA测序表征雌性东方果蝇橘小实蝇性成熟和交配的转录变化
  • DOI:
    10.1186/s12864-016-2532-6
  • 发表时间:
    2016-03-05
  • 期刊:
    BMC genomics
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Zheng W;Luo D;Wu F;Wang J;Zhang H
  • 通讯作者:
    Zhang H
Identification and expression profiles of novel odorant binding proteins and functional analysis of OBP99a in Bactrocera dorsalis
橘小实蝇中新型气味结合蛋白的鉴定和表达谱以及 OBP99a 的功能分析
  • DOI:
    10.1002/arch.21452
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Archives of Insect Biochemistry and Physiology
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Zhang Jing;Luo Deye;Wu Peng;Li Haozhe;Zhang Zhenyu;Zheng Weiwei
  • 通讯作者:
    Zheng Weiwei

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    石晓路等
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  • 通讯作者:
    张宏宇

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20E调控桔小实蝇交配后效应的分子机理研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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