蜜蜂球囊菌菌丝和孢子中微小RNA及其靶mRNA的比较分析

摘要：

[目的]蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,球囊菌)专性侵染蜜蜂幼虫而导致白垩病.本研究旨在通过small RNA-seq(sRNA-seq)技术和生物信息学方法对球囊菌纯化菌丝(AaM)和纯化孢子(AaS)进行深度测序和比较分析,明确球囊菌菌丝miRNA和孢子miRNA的数量、结构和表达谱差异,并揭示菌丝和孢子共有miRNA、特有miRNA和差异表达miRNA(differentially expressed miRNA,DEmiRNA)及其靶mRNA与球囊菌菌丝和孢子生长、发育和病原致病性的潜在关系.[方法]实验室条件下获得纯培养的球囊菌,利用sRNA-seq技术对AaM和AaS分别进行测序,通过对原始读段(raw reads)进行过滤和质控获得有效标签序列(clean tags).通过Venn分析筛选菌丝和孢子共有miRNA和特有miRNA.根据P≤0.05且|log2 fold change|≥1的标准筛选AaM vs AaS的DEmiRNA.对上述共有miRNA、特有miRNA和DEmiRNA的靶mRNA进行预测,并对靶mRNA进行GO及KEGG数据库注释.根据靶向结合关系构建DEmiRNA和靶mRNA的调控网络.利用RT-qPCR验证测序数据的可靠性.[结果]AaM和AaS中分别得到12982320和12708832条raw reads,经过滤和质控分别得到10800101和9888848条clean tags.AaM中miRNA的长度介于18—26 nt,AaS中miRNA的长度介于18—24 nt,分布miRNA数量最多的长度均为18 nt,AaM和AaS中首位碱基为U的miRNA数量最多.AaM和AaS中表达量最高的miRNA均为miR6478-x、miR10516-x和miR482-x.菌丝和孢子共有miRNA靶向结合5946个mRNA,二者特有miRNA分别靶向结合6141和6346个mRNA.共有miRNA的靶mRNA主要参与代谢进程、细胞进程和催化活性等42个功能条目,以及翻译、碳水化合物代谢和能量代谢等120条通路.AaM vs AaS比较组包含93个DEmiRNA,可靶向结合6090个mRNA,这些靶mRNA可注释到38个功能条目和120条通路.DEmiRNA与靶mRNA之间形成较为复杂的调控网络,miR-4968-y位于调控网络的中心且能够靶向结合多达118个mRNA.RT-qPCR结果显示5个DEmiRNA的表达趋势与测序数据一致,证实了本研究中测序数据的可靠性.[结论]球囊菌菌丝和孢子中的miRNA具有类似的结构特征,但表达谱表现出明显差异;菌丝和孢子可能通过特异性表达和差异表达部分miRNA对其生长、发育和生殖进行调控.

关键词：蜜蜂球囊菌、菌丝、孢子、微小RNA、信使RNA、靶向结合

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资助基金：国家自然科学基金;国家现代农业产业技术体系建设专项;福建省自然科学基金;福建省教育厅中青年教师教育科研项目;福建农林大学杰出青年科研人才计划;福建农林大学科技创新专项;福建农林大学优秀硕士学位论文资助基金陈华枝

在线出版日期：2020-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：3606-3619