中华蜜蜂抗逆性相关基因GST、CayBP和nAChR亚基的分离与特性分析

摘要

生物机体的抗逆性研究具有重要的意义，也是目前的研究热点。生物体都有一套精细的抵抗外来或内源性有害物质的防御系统。中华蜜蜂是我国优良的土著蜂种，对维护植物资源多样性，促进养蜂业的可持续发展具有十分重要的意义。同时，中华蜜蜂也可以作为模式生物用于社会行为和学习记忆导航行为等的研究。但是由于环境恶化，蜜蜂的工蜂蜂群在从幼虫、蛹到成虫的变态发育过程中，会遭遇各种应激，使其生存存在危机。因此，为了更好地保护和利用中蜂这一特有的种质资源，从分子水平对中蜂独特的抗逆性生理功能进行研究势在必行。为此，本实验分离了不同发育时期的中蜂中参与抗逆反应的相关基因，并进行了表达特性的分析。具体结果如下：
　　 (1)从中华蜜蜂幼虫中分离得到一个sigma型GST，并命名为AccGSTs4。其cDNA全长为740bp，包括612bp的开放阅读框，编码一个203个氨基酸残基的多肽，预测的分子量和等电点分别为23.3kDa和8.41。中华蜜蜂GSTs4的氨基酸序列与其它昆虫GSTs具有很高的同源性。对其启动子序列中的转录因子结合位点进行分析，推测AccGSTs4可能参与蜜蜂生长发育和环境应激的调控。AccGSTs4的表达特性分析进一步表明，AccGSTs4在4日龄幼虫中特异性表达，并且通过在mRNA水平上和蛋白水平上的分析，表明AccGSTs4基因参与重金属HgCl2的氧化应激反应。
　　 (2)从中华蜜蜂蛹中分离得到CacyBP基因，并命名为AccCacyBP。cDNA全长为1006bp，编码一个227个氨基酸残基的多肽，预测的分子量为25.92kDa，预测的等电点为6.97，其氨基酸序列与其它昆虫以及老鼠、人等具有比较高的同源性。其启动子序列中含有一些参与机体的发育调控、组织特异性表达以及应激反应的转录因子结合位点。AccCacyBP表达特性分析表明，AccCacyBP在Pw蛹期特异性表达，并且在中蜂的脑部发育及抗逆性应激反应中起一定的调控作用。
　　 (3)从中华蜜蜂成虫中分离得到nAChRβ1和β2亚基基因，并分别命名为Accβ1和Accβ2。Accβ1cDNA全长为2039bp，编码一个519个氨基酸残基的多肽，预测分子量为59.64kDa，预测的等电点为8.24。Accβ2cDNA全长为1810bp，编码一个424个氨基酸残基的多肽，预测分子量为49.17kDa，预测的等电点为5.67。Accβ1和Accβ2的氨基酸序列与其它昆虫的nAChR亚基基因具有较高的同源性。另外，Accβ1的基因组全长是2725bp，并且含有5个外显子和4个内含子，而Accβ2的基因组全长是2633bp，含有7个外显子和6个内含子。通过比对基因组结构表明，Accβ2在TM1中含有一个特殊的内含子-外显子边界，而Accβ1则没有。通过启动子序列分析表明，两个基因的启动子序列都含有与环境应激反应相关的转录因子，而Accβ1的启动子序列中含有一些与器官发生相关以及与胚胎发育相关的转录因子的结合位点；在Accβ2的启动子序列中，则有一些与组织特异性表达相关结合位点。中华蜜蜂Accβ1和Accβ2表达特性分析表明，Accβ1可能在中蜂的蛹化期起重要作用，而Accβ2可能参与幼虫的发育。同时，两基因可能在抗逆性的应激反应中起一定的调控作用，并且两个基因具有不同的调控模式。