西方蜜蜂性别决定基因fem与Amdsx的基因编辑研究

来源 :江西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Jiangzi1125
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蜜蜂是一种典型的社会性昆虫,雌性是由受精卵发育而来的二倍体,雄蜂由未受精卵发育而来,属于单倍体。蜜蜂的性别是由csd→fem→Amdsx组成的级联反应调控决定的。本论文主要目的是通过CRISPR-Cas9的方法对fem以及Amdsx基因进行编辑,并对二倍体胚胎期fem基因编辑后进行转录组分析。本研究对西方蜜蜂fem基因进行编辑,研究结果表明:在二倍体胚胎期敲除fem基因后,个体发育为成虫后,性别由雌性转变为雄性,突变个体的复眼明显,并且在突变个体中发现了雄蜂精巢及黏液腺。通过检测fem基因下游的Amdsx基因的表达情况,发现突变个体Amdsx基因的雌性剪接形式Amdsx F几乎消失,而出现了雄性剪接形式Amdsx M,并且通过一代测序以及TA克隆分析也证实个体发生了碱基缺失,表明fem基因对雌性的发育及维持起着重要作用。此外,通过对二倍体西方蜜蜂胚胎fem基因编辑后的转录组分析,过滤数据后共获得362.98M条高质量的Reads。单个样品序列累计长度介于6.35Gb-7.27Gb之间。Clean Reads Q30均高于93.17%,Uniquely Mapping范围在93.41%-94.06%之间,数据可靠性高。通过对数据进行分析,共筛选出了155个差异表达基因。GO和KEGG通路富集分析表明,有三个通路显著富集,分别为昆虫激素的生物合成、萜类化合物生物合成、苯丙氨酸和酪氨酸及色氨酸的生物合成,并发现与蜜蜂性别决定或卵巢发育相关的基因(fem、vitellogenin)在两组中存在显著差异。最后,采用同样的基因编辑方法对西方蜜蜂单倍体和二倍体Amdsx基因进行编辑。对单倍体胚胎的实验中得到了一个成虫个体,该个体的外型仍与雄蜂相似,通过解剖未发现明显的性腺,但在该个体的腹部尾端出现蜂王特有的受精囊。同时,该个体的腹部脂肪体较为丰富,通过Q-PCR进行定量检测vitellogenin(vg)基因的表达发现该基因在该个体中的表达与蜂王差异不显著,而与雄蜂中vg基因表达差异显著,我们推测该个体发生了雌性化。另外,本试验针对Amdsx的雌特异性剪接形式设计sg RNA,采用同样的方法,对二倍体胚胎进行注射Amdsx sg RNA,通过对培育的成虫个体进行表型及解剖组织进行观察,并未观察到表型及其内部结构的变化,经过一代测序发现,有三个个体存在碱基的缺失。
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