转录组学分析意大利蜜蜂脑部哺育行为相关基因

摘要

[目的]意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)哺育行为在维护蜂群稳定和生产蜂王浆方面发挥重要作用.本研究通过人工组建蜂群获得相同日龄的哺育蜂和采集蜂,筛选出排除日龄因素干扰后哺育蜂脑部与哺育行为密切相关的差异表达基因,揭示哺育蜂脑部调控哺育行为的分子网络.[方法]通过人工组建蜂群的方法获得3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和采集蜂、21日龄哺育蜂和采集蜂,解剖各组工蜂头部获得脑组织样本,应用RNA-seq技术对5组脑部样本(3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂)中基因表达量进行转录组测序的全面分析,筛选出哺育蜂脑部哺育行为密切相关的差异表达基因,并对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析.同时利用实时荧光定量PCR (qPCR)对随机选取的4个差异表达基因的表达模式进行验证.[结果]RNA-seq分析筛选得到32个与哺育蜂哺育行为密切相关的差异表达基因,这些基因在10日龄哺育蜂脑中表达量均显著高于3日龄工蜂、10日龄采集蜂、21日龄采集蜂,且在21日龄哺育蜂脑中的表达量也显著高于21日龄采集蜂.GO富集分析发现上调差异表达基因主要参与氧化还原酶活性、气味结合、跨膜运输等功能.KEGG富集结果显示,上调的差异表达基因主要参与蛋白质代谢(核糖体)、能量代谢(氧化磷酸化、碳代谢、三羧酸循环、淀粉和蔗糖代谢、氮代谢、其他聚糖降解通路)、信号转导(Toll和Imd信号通路、光传导、鞘脂代谢)、消化作用(溶酶体),其中显著性富集在鞘脂代谢和其他聚糖降解通路.qPCR结果显示3个上调差异表达基因(LOC409709、LOC551813、LOC409708)和1个下调差异表达基因(LOC551165)表达模式镝检测结果与测序数据一致.[结论]通过对3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂5组样本脑部进行全面分析,获得相同日龄哺育蜂和采集蜂脑部基因的转录组图谱,分析得到了脑部哺育行为相关的32个上调差异表达基因.哺育蜂脑部的差异表达基因主要通过信号转导和能量代谢等途径调控哺育蜂的哺育行为.