气体信号分子硫化氢对家蚕生长发育的调控及其机理研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:aaron722
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硫化氢(H2S)作为一种新型气体信号分子,在维持体内稳态和调节生理过程中起重要作用。家蚕(Bombyx mori)是一种具有重要经济价值的模式昆虫。H2S对家蚕生长发育的调控及机理尚未见报道。本论文调查了不同浓度H2S对家蚕体重、发育时间、茧质、生殖力和死亡率的影响,并确定H2S促进家蚕生长发育的最优处理方式和最优浓度;比较不同品系的家蚕品种对H2S的应答能力;利用组学技术从代谢水平和转录水平分析H2S处理后家蚕血淋巴代谢物及脂肪体基因表达水平的变化。论文研究结果对明确H2S调控家蚕发育的机理建立了基础,为把H2S开发成家蚕生长调节剂提供了理论依据。(1)不同浓度H2S对家蚕生长发育指标的影响。首先调查了桑叶浸泡法和熏蒸处理法两种H2S处理方式对家蚕生长发育的影响,结果表明相同浓度下熏蒸处理法死亡率低于桑叶浸泡法;50μM以上的浓度H2S对家蚕有显著毒害,低浓度H2S(5μM)能够促进家蚕的体重增加。进一步采用低浓度H2S(0μM、2.5μM、5μM、7.5μM、10μM、12.5μM)熏蒸处理家蚕,结果表明低浓度H2S能增加家蚕的平均体重、全茧量、茧层量和茧层率,但对家蚕的发育时间和生殖力无显著影响。综合各种指标,熏蒸法处理家蚕的H2S的最优浓度为7.5μM。(2)不同品系的家蚕品种对H2S的应答能力有显著差别。利用7.5μM H2S熏蒸中系、日系、欧系和地方及多化性蚕品种。7.5μM H2S熏蒸下,地方及多化性的P50、NT和HM蚕品种的死亡率显著低于中系的C5和CW、日系的J6和J8、欧系的EY和E4。7.5μM H2S能够提高地方及多化性的P50、NT、HM和欧系的ET、E4品种的体重,降低中系的C5和CW、日系的J6和J8品种的体重,其中P50与对照具有显著性差异。在7.5μM H2S处理后,P50、E4和HM的全茧量、茧层量和茧层率均显著提高,对所有品种的生殖力无显著影响。以上结果表明,不同品系的家蚕品种对H2S的抵抗能力不同,其中H2S对P50品种体重和茧质提高最显著。从所调查的品种看,H2S对不同品系的家蚕体重和茧质促进作用顺序为:地方及多化性>欧系>中系>日系。(3)H2S处理对家蚕血淋巴代谢物的调控。利用LC-MS的代谢组学技术分析H2S对家蚕血淋巴内代谢物及代谢途径的影响。7.5μM H2S处理后,家蚕5龄3天的血淋巴共鉴定出45个差异代谢物,其中25个上调,20个下调。差异代谢物主要为核苷、有机酸、脂质和类脂质化合物、有机杂环化合物及苯丙烷和聚酮化合物,其中,(6Z,9Z,12Z)-十八碳三烯酸、苹果酸、磷酸胆碱等含量升高,棕榈酸、尿酸盐等含量下降。差异代谢物主要影响嘧啶代谢、嘌呤代谢、脂肪酸代谢、线粒体中的脂肪酸延伸等代谢途径来促进家蚕生长发育。(4)H2S处理对家蚕脂肪体基因表达的调控。利用转录组学技术分析H2S处理和家蚕脂肪体内基因表达的变化。7.5μM H2S处理后,家蚕脂肪体内共有1200个基因表达产生显著变化,其中977个上调、223个下调。差异表达基因主要富集在内吞作用、糖酵解/糖异生、柠檬酸盐循环(TCA循环)、NF-κB信号通路、VEGF信号通路、TNF信号通路等转录信号通路。H2S处理后,与糖酵解/糖异生和TCA循环相关的基因PGK、PGM、IDH、PC表达显著上调,随着5龄发育时间的延长表达量上升,说明H2S能促进家蚕能量代谢;H2S处理后,与内吞作用相关的基因Rab-10、Tret1及VPS4基因表达量5龄后期表达水平高于前期,且H2S处理组的表达量高于对照组,说明H2S激活体内的内吞作用,加快蛋白质转运和物质运输;H2S能下调Tak1及MMP-3的基因表达量,可抑制NF-κB通路,减少促炎因子的释放和炎症发生。此外,与丝蛋白合成相关基因Fib-H、P25、Fib-L在H2S的作用下上调,并且表达量以时间依赖性方式增加,5龄后期表达量显著升高,为吐丝过程提供基础。
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