家蠶卵子發(fā)生過(guò)程中基因表達(dá)調(diào)控的動(dòng)態(tài)模式

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1、家蠶卵子發(fā)生過(guò)程中基因表達(dá)調(diào)控的動(dòng)態(tài)模式重慶大學(xué)博士學(xué)位論文學(xué)生姓名：張強(qiáng)指導(dǎo)教師：張澤教授專(zhuān)業(yè)：遺傳學(xué)學(xué)科門(mén)類(lèi)：理學(xué)重慶大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院二O一七年九月ThedynamiclandscapeofgeneregulationduringBombyxmorioogenesisAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofScienceByQiangZhangSupervisedby

2、Prof.ZeZhangSpecialty：GeneticsSchoolofLifesciencesofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaSeptember,2017中文摘要摘要家蠶的卵子發(fā)生是一個(gè)復(fù)雜的生理過(guò)程，通?？梢苑譃槁腰S生成前期、卵黃生成期和卵殼生成期。卵泡作為卵子發(fā)生的主要功能單位，在卵子發(fā)生過(guò)程中發(fā)生了巨大的形態(tài)與生理變化。盡管在家蠶卵子發(fā)生的結(jié)構(gòu)和激素調(diào)控方面已經(jīng)進(jìn)行了一些研究，但在全基因組層面對(duì)家蠶卵子發(fā)生過(guò)程中基因表達(dá)調(diào)控模式及機(jī)制的研究還未見(jiàn)報(bào)道。本文應(yīng)用時(shí)間序

3、列轉(zhuǎn)錄組以及MeRIP-seq的方法分析了家蠶卵子發(fā)生在轉(zhuǎn)錄水平以及轉(zhuǎn)錄后水平的基因調(diào)控機(jī)制，得到的主要結(jié)果如下：①家蠶的卵子發(fā)生過(guò)程涉及了生殖細(xì)胞分化、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞增殖等眾多細(xì)胞活動(dòng)，在卵子發(fā)生早期和后期存在明顯的蛻皮激素滴度變化。通過(guò)相鄰時(shí)間點(diǎn)基因表達(dá)差異比較分析，共鑒定得到1932個(gè)差異表達(dá)基因，其中主要的差異變化出現(xiàn)在卵黃生成后期向卵殼生成期早期的發(fā)育轉(zhuǎn)變過(guò)程中，主要富集在生殖、細(xì)胞分化、形態(tài)發(fā)生以及跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)等功能分類(lèi)。通過(guò)權(quán)重共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析，共鑒定得到6個(gè)主要的時(shí)期特異表達(dá)基因模塊，對(duì)應(yīng)了大部分的卵子發(fā)生發(fā)

4、育時(shí)期。對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行功能富集及通路富集分析表明，在免疫、自噬調(diào)節(jié)、細(xì)胞通訊、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)以及背腹軸形成、不飽和脂肪酸合成代謝、蛻皮激素合成代謝等通路富集。進(jìn)一步對(duì)蛻皮激素合成與代謝相關(guān)基因分析表明，蛻皮激素關(guān)鍵合成基因CYP314A1主要在卵黃生成前期和卵黃生成早期表達(dá)，而蛻皮激素代謝基因CYP18A1主要在卵黃生成后期表達(dá)，兩者的動(dòng)態(tài)變化是卵子發(fā)生過(guò)程中蛻皮激素動(dòng)態(tài)變化的主要原因。此外，注射胰島素信號(hào)通路抑制劑實(shí)驗(yàn)，初步證實(shí)了胰島素可能是卵子發(fā)生的必要因素。②盡管家蠶與果蠅分屬不同的昆蟲(chóng)目，但都是多滋養(yǎng)型卵巢的主要代表

5、。通過(guò)對(duì)兩種昆蟲(chóng)的共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)比較，共鑒定得到4個(gè)一致性網(wǎng)絡(luò)，涉及了蛻皮激素合成、信號(hào)調(diào)控以及RNA修飾相關(guān)的關(guān)鍵基因，為多滋養(yǎng)型卵巢發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制研究提供了新的依據(jù)。③本研究共鑒定了9種類(lèi)型的可變剪接形式，剪接供受體位點(diǎn)改變和外顯子改變是造成可變剪接的主要原因。研究發(fā)現(xiàn)組蛋白和RNA修飾基因在家蠶的卵子發(fā)生過(guò)程中表現(xiàn)出類(lèi)似分子開(kāi)關(guān)的作用，通過(guò)MeRIP-seq分析在卵黃生成期與6卵殼生成期轉(zhuǎn)變前后的RNA修飾的動(dòng)態(tài)變化，研究表明，mA修飾位點(diǎn)主要分布在基因組編碼區(qū)域（約85%），且主要集中在5'UTR、CDS和3'

6、UTR區(qū)域，65'UTR區(qū)較多。在卵子發(fā)生早期和后期，mA修飾位點(diǎn)存在較為明顯的差異，修飾基因涉及的功能也各異，但在Hippo、Wnt以及Notch等信號(hào)通路均有明顯的I重慶大學(xué)博士學(xué)位論文6富集，表明這些通路可能是mA修飾的主要靶通路。此外，研究還在多個(gè)不同類(lèi)6型的轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)錄本中找到了mA修飾的證據(jù)，表明這些類(lèi)型的轉(zhuǎn)座子在卵子發(fā)育6中活躍轉(zhuǎn)錄，并且mA修飾可能是轉(zhuǎn)座子轉(zhuǎn)座所必須的。本研究進(jìn)一步加深了對(duì)家蠶卵子發(fā)生RNA轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的認(rèn)識(shí)。上述的結(jié)果表明家蠶卵子發(fā)生過(guò)程中存在復(fù)雜的轉(zhuǎn)錄水平和轉(zhuǎn)錄后水平調(diào)控，發(fā)育中的卵泡是

7、研究昆蟲(chóng)卵子發(fā)生分子機(jī)制的優(yōu)秀模型，有利于我們更好地理解昆蟲(chóng)配子發(fā)生及生殖的分子機(jī)制。關(guān)鍵詞：家蠶，卵子發(fā)生，共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)，RNA修飾II英文摘要ABSTRACTOogenesisinthedomesticsilkworm(Bombyxmori)isacomplexprocessinvolvingprevitellogenesis,vitellogenesisandchoriogenesis.Duringthisprocess,folliclesshowdrasticmorphologicalandphysiologic

8、alchanges,asafunctionalunitofoogenesis.Althoughsomestudieshavebeendoneonthestructureandhormonalregulationofsilkwormfollicles,thegenome-wideregulatoryprofilesofgeneexp