微小RNA介导意大利蜜蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的跨界调控

摘要

[目的]东方蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)感染意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)导致蜜蜂微孢子虫病.本研究结合前期已获得的miRNA和mRNA组学数据,通过生物信息学方法对意蜂工蜂中肠的差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)靶向结合的东方蜜蜂微孢子虫的mRNA和差异表达mRNA(DEmRNA)进行预测、数据库注释和调控网络分析,以期在组学水平解析miRNA介导意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的跨界调控机制.[方法]通过比较东方蜜蜂微孢子虫侵染7 d和10 d的意蜂工蜂中肠(AmT1、AmT2)和未受侵染的工蜂中肠(AmCK1、AmCK2)的miRNA组学数据筛选出宿主的显著性DEmiRNA,通过比较侵染意蜂工蜂中肠的东方蜜蜂微孢子虫(NcT1、NcT2)和东方蜜蜂微孢子虫纯净孢子(NcCK)的mRNA数据筛选出病原的DEmRNA.利用TargetFinder软件预测宿主显著性DEmiRNA靶向结合的病原mRNA和DEmRNA.利用相关生物信息学工具对上述靶DEmRNA进行GO和KEGG数据库注释.结合前期研究结果筛选出孢壁蛋白、极管蛋白、蓖麻毒素B凝集素、ABC转运蛋白、ATP/ADP移位酶和糖酵解/糖异生途径等毒力因子和能量代谢通路相关的病原DEmRNA及与其存在靶向结合关系的宿主显著性DEmiRNA,并构建和分析二者的调控网络.[结果]AmCK1 vs AmT1比较组中宿主的48条显著上调miRNA和36条显著下调miRNA分别靶向病原的1345和1046条mRNA;进一步分析发现,宿主的47条显著上调miRNA和34条显著下调miRNA可分别靶向NcCK vs NcT1比较组中病原的584条显著下调mRNA和265条显著上调mRNA,它们可分别注释到19和22个功能条目以及66和64条通路.AmCK2 vs AmT2比较组中宿主的56条显著上调miRNA和51条显著下调miRNA分别靶向病原的1260和1317条mRNA;进一步分析发现,宿主的52条显著上调miRNA和49条显著下调miRNA可分别靶向NcCK vs NcT2比较组中病原的587条显著下调mRNA和336条显著上调mRNA,它们可分别注释到20和23个功能条目以及64和65条通路.AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组的8条共同显著上调miRNA和1条共同显著下调miRNA分别靶向NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中的144条共同显著下调和10条共同显著上调mRNA,可分别注释到18和13个功能条目以及38和7条通路.此外,AmCK1 vs AmT1和AmCK2 vs AmT2比较组中宿主的显著上调miRNA可靶向结合NcCK vs NcT1和NcCK vs NcT2比较组中与RNAi途径,孢壁蛋白和蓖麻毒素B凝集素等毒力因子,糖酵解/糖异生途径以及MAPK信号通路相关的病原下调表达mRNA.[结论]在东方蜜蜂微孢子虫的侵染过程中,意蜂工蜂中肠的DEmiRNA与病原的DEmRNA之间存在复杂的靶向结合关系以及潜在的跨界调控关系;宿主的DEmiRNA可能通过抑制或降解病原的RNAi途径、毒力因子、糖酵解/糖异生通路、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白及MAPK信号通路相关靶DEmRNA影响病原的侵染和增殖.