纳米银对草地贪夜蛾Sf9细胞和家蚕生长的影响与组学分析

摘要

纳米银（Ag nanoparticles,AgNPs）作为纳米材料，广泛的应用在生物医药、食品包装等领域,它给人类带来利益的同时也给人类健康和生态环境带来了潜在危害。在哺乳动物研究中证实AgNPs能够诱导产生毒性效应。虽然许多研究已经评价了AgNPs的毒性作用，但其对昆虫的危害和环境风险方面的研究很少。本研究中，以草地贪夜蛾（Spodoptera frugiperda）Sf9细胞和家蚕作为研究对象，通过添加不同浓度AgNPs，评估了AgNPs对Sf9细胞生长状态以及对家蚕体重、茧层重、成蛾率的影响；在转录水平上，通过转录组测序技术分析了AgNPs对家蚕中肠转录水平的影响；在蛋白质水平上，通过二维电泳(Two-dimensional electrophoresis,2-DE)技术分析了AgNPs对家蚕中肠和脂肪体蛋白质组学差异，并应用荧光定量PCR(Realtime fluorescence quantitative PCR,qPCR)技术对差异表达基因或蛋白质进行了验证。本研究论文的主要结果如下：
　　（1）添加不同浓度的AgNPs到Sf9细胞中，结果发现，在添加10 mg L-1 AgNPs后，Sf9细胞形态发生改变，部分细胞由圆形变为梭型和其他无规则形态，且在50，100 mg L-1AgNPs浓度条件下，细胞显著呈现内溶物流出，导致细胞死亡；随着AgNPs添加剂量的增加，Sf9细胞死亡情况进一步加重。
　　（2）不同浓度的AgNPs对家蚕生长发育的影响：研究结果表明AgNPs在小于400 mg L-1条件下促进家蚕生长；在800 mg L-1条件下虽然对家蚕生长具有促进作用，但能诱发家蚕致死；随着添加AgNPs浓度的增加家蚕死笼率显著上升，成蛾率显著下降。
　　（3）AgNPs对家蚕中肠转录水平的影响：添加AgNPs(100 mg L-1)后，家蚕中肠转录组测序结果表明，有252个基因出现差异表达，其中173个上调表达，79个下调表达。在差异表达基因中有43个基因显著差异，包含39个上调表达和4个下调表达。GO分析发现，AgNPs能够诱发参与跨膜运输，碳水化合物代谢过程的相关基因显著差异表达；KEGG分析发现，参与半乳糖代谢、氮代谢、氨基酸和核苷酸糖代谢的基因呈现出显著性的差异表达。
　　（4）AgNPs对家蚕蛋白质组的影响：通过2-DE技术对家蚕中肠蛋白质进行差异表达分析，结果发现14个显著蛋白差异点，11个蛋白点显著下调表达，3个蛋白点显著上调表达，qPCR验证结果显示9个蛋白差异点在转录水平与蛋白质水平相一致；通过对家蚕脂肪体蛋白质差异分析，发现13个显著蛋白差异点，9个蛋白点显著下调表达，4个蛋白点显著上调表达；qPCR验证结果显示7个蛋白点被验证；分析发现差异表达蛋白主要在抗氧化应激、碳代谢和氨基酸代谢等过程中发挥重要作用。
　　研究结果表明：AgNPs能够给诱发Sf9细胞形态发生变化，细胞死亡；经口添食AgNPs能够诱发家蚕产生氧化应激反应，并导致自由氧(Reactive oxygen species,ROS)水平上升，对家蚕消化系统产生毒害作用；AgNPs能够对家蚕碳代谢和氨基酸代谢通路中的调控蛋白产生影响，使家蚕抵抗氧化应激的能力减弱，对家蚕细胞的程序性死亡产生影响，诱发细胞坏死。

目录

声明

第一章 绪论

1.1模式生物家蚕

1.2 纳米材料的研究进展

1.3相关实验技术

1.4本研究的目的及其意义

1.5主要研究内容和技术路线

第二章 纳米银对Sf9细胞和家蚕生长的影响

2.1材料与试剂

2.2实验方法

2.3 纳米银对Sf9细胞的影响

2.4纳米银对家蚕生长发育的影响

2.5 讨论与分析

第三章 纳米银对家蚕中肠的转录组学分析

3.1材料与方法

3.2实验方法

3.3实验结果

3.4讨论与小结

第四章 纳米银对家蚕中肠的差异蛋白质组学分析

4.1材料与方法

4.2实验方法

4.3 实验结果

4.4讨论与小结

第五章 纳米银对家蚕脂肪体的差异蛋白质组分析

5.1材料与试剂

5.2实验方法

5.3实验结果

5.4讨论与小结

第六章 总结与展望

6.1 主要工作总结

6.2展望

参考文献

致谢

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附录：