蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)致病基因的CRISPR、CRISPR/Cas9编辑及致病机理研究

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:weixin1980
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
蜜蜂是一种高度社会化的昆虫,具有很高的经济价值和生态作用。目前,由于营养不足、自然栖息地的丧失、螨虫的侵袭、遗传多样性的丧失、杀虫剂和特异的疾病等原因,全世界饲养的蜜蜂蜂群正面临着严重的威胁,蜂群数量正在急剧下降。白垩病是由昆虫病原真菌蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis)引起的一种世界性的蜜蜂病害,也是造成全世界,尤其是中国养蜂业重大损失的重要原因。由于白垩病引起蜂群数量的大量减少,以及随之带来的巨大经济损失,研究人员开始寻找防治蜜蜂疾病的新策略,其中包括对致病菌致病机制的分子生物学研究。目前,基因工程技术是该研究的首选技术手段,即通过发现致病基因可能的作用机制,对白垩病进行生物防控。基于此,根据实验室的前期工作基础,本研究采取CRISPR/Cas9基因编辑技术对蜜蜂球囊菌的4个基因功能进行了研究,为今后开发防控蜜蜂白垩病新方法,提高蜜蜂的健康水平奠定基础。主要研究结果:1.从中国3个省的4个不同蜂场收集了蜜蜂球囊菌菌株4个,采用ITS序列测序方法验证了物种特异性,梯度培养的方法明确了蜜蜂球囊菌菌株对潮霉素B的敏感浓度为25μg/ml。2.在前期研究的基础上,选择了4个与蜜蜂球囊菌致病相关基因进行了功能验证。包括:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸结合蛋白基因(Nicotinamide Adenine Dinucleotide binding protein,NAD(P))、杂色曲霉素A还原酶基因(Versicolorin reductase,StcU-2),杂色曲霉素8-O-甲基转移酶基因(Sterigmatocytin 8-O-methyl transferase,OmtA)以及超级杀伤蛋基因(Super killer protein 3,Ski3)。根据前间区序邻近基序设计并合成了相关基因的sgRNA引物。3.优化了蜜蜂球囊菌原生质体再生条件。获得了原生质体最优制备条件为:以培养24 h的蜜蜂球囊菌纯孢子、马铃薯葡萄糖肉汤培养基(PIDB)培养24-36 h获得的幼龄菌丝为材料,崩溃酶为消化酶,可获得更高质量的原生质体,原生质体产量约为6.71×107 mL-1,再生率>90%。。4.优化了蜜蜂球囊菌遗传转化条件。40%PEG4000、1 mol/L山梨醇的STC溶液介导原生质体转化,CRISPR/Cas9的转化效率最高,选取的4个基因都获得了100个(0.011%)以上具有潮霉素B抗性的原生质体转化子。5.采用潮霉素B抗性筛选实验、激光扫描显微镜分析、CRISPR/Cas9载体特异性标记EGFP和hph的PCR检测以及测序等5种方法对基因编辑的结果进行了检验,结果表明,本实验获得了2个靶向基因NAD(P)和StcU-2的14个阳性转化子,从中各选取8个突变株进行下一步分析。6.发现蜜蜂球囊菌会因选取的前间区序列不同,以及转化介质浓度不同而表现出不同的基因编辑结果。NAD(P)和StcU-2转化得到的蜜蜂球囊菌突变体均表现出产孢功能明显下降,无功能的孢囊数量增多,推测NAD(P)和StcU-2两个基因与蜜蜂球囊菌的生殖发育相关。7.对突变菌株的致病性进行了研究。结果表明,获得的突变株与初发菌相比在致病指数及发病率上明显下降,差异极显著。综上所述,本实验首次利用CRISPR/Cas9基因编辑技术对蜜蜂球囊菌致病基因进行编辑,获得了突变体,为今后深入研究蜜蜂球囊菌致病基因的功能,有效控制疾病,提供了参考依据。
其他文献
本文利用柑橘果胶作为典型日粮纤维,以断奶仔猪作为研究对象,系统研究柑橘果胶对断奶仔猪肠道黏膜微生物区系功能、黏膜免疫、“微生物-黏膜免疫“轴以及肠道上皮细胞的影响,旨在探究日粮纤维影响仔猪肠道黏膜免疫的微生物依赖或非依赖机制,为利用营养手段调控住肠道健康,实现生猪绿色养殖提供理论依据。第二章分析柑橘果胶对仔猪不同肠道黏膜微生物的影响。试验选用16头胎次一致的健康杜洛克×长白×大白断奶仔猪(平均初始
学位
双翅目果蝇Drosophila melanogaster和蚊子Culex pipiens的成虫滞育,以及麻蝇Sarcophaga crassipalpis的蛹滞育的研究结果证实了胰岛素信号参与滞育调控。胰岛素信号通路中信号分子的酪氨酸磷酸化作用可以调节胰岛素信号,因而蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPs)和蛋白酪氨酸激酶(PTKs)的相互协调作用被认为是调节胰岛素信号的重要调控因素。活性氧(ROS)参与酪氨
鸡痛风可分为二类,一是某些传染病因素破坏了肾脏的组织结构,使尿酸盐分泌和排泄受到障碍而引发,如肾型传染性支气管炎等,称为传染病性痛风。另一类是因饲养管理不当,使体内产生了太多的尿酸盐或因肾脏受到了理化因素的损害影响了尿酸盐的排泄而引起,称为代谢障碍性痛风。如果饲养管理正确就能避免此类痛风的发生。本文对8例痛风病的确诊方法
期刊
嗜冷菌污染生鲜乳造成的乳制品腐败会给奶业带来重大损失,因此是乳品行业特别关注的问题。生鲜乳有时在低温下储存2至5天后才会进行热加工。在储存过程中,微生物群落结构会发生变化,嗜冷菌所占比例会增大,这可能会降低生鲜乳的质量。假单胞杆菌已被确定为在乳品行业中主要的嗜冷菌,使其成为最重要的细菌群之一,它们存在于不同的环境中,并经常与食物腐败有关,尤其是生鲜乳。有研究发现,假单胞杆菌的生长经常与胞外酶(例如
该研究是在国内鱼粉和豆粕价格不断攀升,急需寻找替代鱼粉和豆粕等蛋白原料的背景下开展。本文以生长猪为研究对象,旨在分析比较猪对肠膜蛋白粉、黑水虻粉和黄粉虫粉等原料的有效能和营养物质的消化率,并通过仿生消化法对虫粉原料和日粮进行测定。试验一,仔猪对不同比例肠膜蛋白粉的有效能及营养物质消化率:试验选用24头平均体重20.2±2.3 kg的健康去势公猪,随机分为4组,每组6个重复,每个重复1头猪。对照组饲
植物寄生线虫侵染造成的作物减产是世界性难题,每年造成超过1750亿美元的经济损失。然而目前杀线剂种类少,且部分杀线剂因环境风险或抗药性问题而面临停用,因此急需新型杀线剂。线虫卵孵化需要分泌几丁质酶水解卵壳几丁质。使用小分子化合物抑制线虫几丁质酶活性从而阻止线虫卵孵化,是防控植物寄生线虫的可行方法。但是线虫几丁质酶结构的缺失限制了以其为分子靶标的杀线剂的开发。秀丽隐杆线虫因易于培养操作、生活史短且不
黑粉菌科是黑粉菌亚门中最大的科之一,该科包含17个属,600多个物种。黑粉菌科物种是重要的植物病原菌,常引起农作物的严重减产。Ustilago-Sporisorium-Macalpinomyces complex 包含 500 多个已知种,但是该复合类群的形态特征相互交叉,导致了属的界限的混乱。本研究的目的是综合多位点系统发育分析,形态学特征和寄主信息构建趋于自然的黑粉菌科分类体系。在系统发育树上
苹果双生病毒(Applegeminivirus,AGV)是一种新发现的侵染苹果树的单分体DNA病毒,是潜在的影响苹果生产的病原物。本研究通过功能性扫描的方式识别了病毒的症状决定因子以及转录后基因沉默抑制子。获得的研究结果如下:1、AGV的V2蛋白是重要的毒性因子。AGVV2定位于细胞核及细胞质中;能够抑制转录后的基因沉默;通过马铃薯X病毒(potato virus X,PVX)在烟草植株中过量表达
利用抗褐飞虱基因,培育抗褐飞虱水稻品种是褐飞虱综合防治中经济有效的方法之一。明确水稻与褐飞虱互作的分子机制是抗褐飞虱基因可持续利用的重要基础。褐飞虱取食抗性水稻品种后,水稻中复杂的分子应答机制参与水稻对褐飞虱的抗性反应。本文以两个不同致害性的褐飞虱室内种群(IR56种群和TN1种群)为材料,研究了水稻有丝分裂原激活蛋白激酶(MAPK)和微小RNA(miRNAs)在水稻与褐飞虱亲和互作(致害)与非亲
随着人们生活水平和质量的提高,绿色无公害农产品日益受到重视。化学农药在使农业生产受益的同时,也呈现出种种弊端,产生了农药残留、害虫对农药的抗性和害虫再猖獗问题以及农药对人类的致癌、致畸和致突变等不良后果。为了人类更好的生存,实现可持续发展,众多科学家们已把寻找低毒、低残留和与环境和谐的生物农药作为农药研究和开发的发展方向,植物源农药是其中的重要组成部分。为科学开发利用植物中天然活性成分,本文选取了