【摘 要】
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长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lnc RNAs)是一类长度大于200个核苷酸、不参与或很少参与编码蛋白质的内源性RNA分子。当前lnc RNAs在哺乳动物中的功能研究较多,但其在昆虫中的研究还十分有限。由于lnc RNAs在物种间的保守性相对较低,研究其在不同生物中的功能和作用机制是一项艰巨的任务。家蚕作为我国的一种特色经济动物,也是一种典型的完全变态昆虫,具有重要的
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长链非编码RNA(long non-coding RNAs,lnc RNAs)是一类长度大于200个核苷酸、不参与或很少参与编码蛋白质的内源性RNA分子。当前lnc RNAs在哺乳动物中的功能研究较多,但其在昆虫中的研究还十分有限。由于lnc RNAs在物种间的保守性相对较低,研究其在不同生物中的功能和作用机制是一项艰巨的任务。家蚕作为我国的一种特色经济动物,也是一种典型的完全变态昆虫,具有重要的经济价值和科学意义。基于课题组在前期研究中通过对家蚕幼虫脂肪体的转录组测序分析筛选出的一个响应蜕皮激素(20-hydroxyecdysone,20E)调控的lnc RNA(lnc RNA63),本研究以鳞翅目模式昆虫家蚕为研究对象,在分子、细胞和个体水平上对响应20E调控的lnc RNA63的序列、表达及其在家蚕变态发育中的功能进行了一系列研究。主要研究结果如下:1.通过序列分析和克隆测序,表明lnc RNA63是家蚕中真实存在的非编码RNA;通过生物信息学预测发现lnc RNA63的一个共表达基因为响应20E调控的一个激素受体基因(Hormone receptor 3,Hr3)。2.利用qRT-PCR检测lnc RNA63和Hr3在家蚕5龄幼虫的不同组织和5龄发育不同时期丝腺组织中的表达结果分析发现,lnc RNA63和Hr3的表达特征基本一致,且lnc RNA63过表达后Hr3的表达显著上调,lnc RNA63被干涉后Hr3的表达显著下调,由此表明,Hr3是lnc RNA63的共表达基因。3.LncRNA63的亚细胞定位检测结果发现,lnc RNA63主要存在于细胞核,但20E可诱导lnc RNA63的核质迁移。LncRNA63在Bm N细胞中过表达后,共表达基因Hr3和自噬标志基因ATG8的表达显著上调,细胞免疫荧光检测显示自噬标志蛋白ATG8的红色荧光显著增强,由此表明,对lnc RNA63进行过表达后提高了Bm N细胞的自噬水平。4.LncRNA63在家蚕个体中被干涉后,共表达基因Hr3和自噬标志基因ATG8的表达显著下调;家蚕幼虫表型观察分析结果表明,lnc RNA63被干涉后可影响家蚕幼虫到蛹的个体发育和幼虫丝腺的发育;家蚕幼虫脂肪体中糖原和甘油三酯的含量变化表明lnc RNA63被干涉后也可影响家蚕幼虫脂肪体中的代谢。5.家蚕lnc RNA63被干涉后的丝腺组织的RNA-seq结果表明,lnc RNA63被干涉后的显著差异表达基因共有31个,GO富集分析结果表明这些差异表达基因主要与基因的表达调控相关,KEGG富集分析结果表明差异表达基因主要参与家蚕的代谢、发育和免疫相关信号通路,从而表明,lnc RNA63可能在家蚕丝腺的发育、脂肪体代谢和免疫调控中发挥功能。综上所述,本研究以鳞翅目模式昆虫家蚕为研究对象,在分子、细胞和个体水平上对响应20E调控的lnc RNA63进行了序列鉴定、表达分析和功能研究,发现20E不仅可调控lnc RNA63的表达,同时可诱导lnc RNA63的核质迁移;参与家蚕自噬调控的激素受体基因Hr3是lnc RNA63的共表达基因,lnc RNA63可能通过共表达基因Hr3在家蚕幼虫到蛹的变态发育过程参与丝腺发育和脂肪体的代谢过程。该研究为后续深入研究lnc RNA63在家蚕变态发育中的功能和调控机制奠定基础,同时为基于家蚕变态发育调控的鳞翅目害虫的生物防治提供了潜在的靶点和策略,具有重要的应用价值和实践意义。
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