兰州熊蜂化学感受器受体鉴定与分析

摘要

化学感受在昆虫与外界环境交流以及社会行为中十分重要。化学感受器在其中起关键作用。其中，气味受体主要在昆虫识别环境中不同气味、寻找食物、以及躲避外界环境的伤害中发挥功能;味觉受体通常作用于对可溶性激素的辨别，激发先天性的交配行为;离子受体存在于嗅觉与味觉器官的神经元中，气味受体和味觉受体作为其配体以激活细胞的动作电位。通过对化学感受器受体家族进行分析研究，对了解熊蜂取食偏好、生活习性及社会性行为具有重要意义。本文通过对兰州熊蜂Bombus lantschouensis中化学感受器受体家族进行鉴定及分析，取得如下研究结果:
　　(1)气味受体家族ORs(Odorant receptors)鉴定及分析
　　以地熊蜂（Bombus terriestris）、意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)气味受体家族序列为参考序列，在兰州熊蜂基因组中进行BLAST搜索，共获得165个兰州熊蜂气味受体基因，包括1个嗅觉共受体、5个假基因和159个气味受体。气味受体家族外显子数目从4个到9个不等，根据基因结构的不同，将气味受体分为10大类型，其中，Or1-38、Or69-85和Or128-164这3大类所包含成员数较多（分别为38、27、36），其它大约10个。保守基序分析发现，各家族成员均有基序2、3、4。系统发育分析将Ors分为5个亚家族(I-V)，其中亚家族II包含两种基因结构类型序列，亚家族V包含4种。在亚家族Ⅳ与V中，蜜蜂的气味受体与熊蜂中气味受体各自聚在一起，表明在进化中气味受体出现了物种特异性的扩展与缺失。
　　(2)味觉受体家族GRs(Gustatory receptors)鉴定及分析
　　利用BLAST在基因组中共鉴定获得23个兰州熊蜂味觉受体基因，包括4个假基因，19个具有功能的味觉受体。味觉受体家族外显子数量差异较大，从3-11个不等，Gr4、Gr8、Gr9、Gr14-18、Gr20都包含3个外显子，它们的蛋白序列具有相似的保守基序，其中基序7为特有基序。Gr7、Gr12、Gr19、Gr21-23都包含6个外显子，它们的蛋白序列具有相同的保守基序，其中基序8与10为特有基序。系统发育分析发现Gr1和Gr2与果蝇中糖受体分支聚在一起，相较于蜜蜂，AmGr8、AmGr9所在的分支在熊蜂中扩展为8个。
　　(3)离子受体IRs(Ionotropic receptors)鉴定与分析
　　在兰州熊蜂的基因组中共鉴定获得22个兰州熊蜂离子受体蛋白序列，其中包含6个的触角IRs与16个物种特异性的分化IRs，IR25a、IR8a为辅受体。离子受体家族序列外显子个数为1-15个不等，序列之间基因结构差异很大，多数序列基因结构没有明显的特征。Ir8a、Ir25a.1、Ir25a.2中包含相同的8个基序，缺少基序8与基序10，系统发育分析发现，地熊蜂、兰州熊蜂、意大利蜜蜂和黑腹果蝇4个物种中的Ir76b在进化树中聚为一支，、Ir93a、k68a也出现类似现象，表明这3个家族成员在物种间保守。Ir328-339为该家族在蜜蜂中特有的扩展，熊蜂中有一个Ir332的旁系同源被编号为Ir333，在意蜂中已经缺失。
　　本研究利用生物信息学的方法，在兰州熊蜂的基因组中对化学感受器受体家族进行鉴定，并对其基本性质、基因结构、保守结构域和进化关系进行分析，为克隆其基因提供信息，并为研究化学感受器受体家族在熊蜂中的功能奠定了基础。

目录

论文说明

声明

摘要

第一章 引言

1．1 熊蜂简介

1．1．1 熊蜂生物学特性及活动规律

1．1．2 熊蜂的授粉应用

1．2 化学感受器受体超家族

1．2．1 化学感受器

1．3 化学感受器受体研究进展

1．3．1 气味受体研究进展

1．3．2 味觉受体研究进展

1．3．3 离子受体研究进展

1．4 研究目的与意义

1．5 技术路线

第二章 兰州熊蜂气味受体家族鉴定与分析

2．1 材料与方法

2．1．1 兰州熊蜂全基因组序列获取

2．1．2 兰州熊蜂气味受体家族成员序列预测

2．1．3 气味受体家族成员序列分析

2．2 兰州熊蜂气昧受体家族鉴定及分析

2．2．1 兰州熊蜂气味受体序列的鉴定及基本理化性质分析

2．2．2 基因结构

2．2．3 保守基序分析

2．2．4 气味受体家族进化树分析

2．3 讨论

第三章 兰州熊蜂味觉受体家族鉴定与分析

3．1 材料与方法

3．1．1 兰州熊蜂全基因组序列获取

3．1．2 兰州熊蜂味觉受体家族成员序列预测

3．1．3 味觉受体家族成员序列分析

3．2 结果与分析

3．2．1 兰州熊蜂味觉受体鉴定及理化特性分析

3．2．2 味觉受体家族基因结构分析

3．2．3 保守基序分析

3．2．4 味觉受体家族系统进化分析

3．3 讨论

第四章 兰州熊蜂离子受体家族鉴定与分析

4．1 材料与方法

4．1．1 兰州熊蜂全基因组序列获取

4．1．2 兰州熊蜂离子受体家族成员序列预测

4．1．3 离子受体家族成员序列分析

4．2 结果分析

4．2．1 兰州熊蜂离子受体序列的鉴定及基本理化性质分析

4．2．2 基因结构分析

4．2．3 保守基序分析

4．2．4 离子受体家族进化树分析

4．3 讨论

第五章 全文结论

5．1 气味受体家族鉴定与分析

5．2 味觉受体家族鉴定及分析

5．3 离子受体家族鉴定与分析

5．4 前景展望

参考文献

致谢

作者简历