拟松材线虫G蛋白α亚基Bmu-gpa-1表达特性及功能

摘要

【目的】研究与交配行为相关的拟松材线虫G蛋白α亚基Bmu-gpa-1基因的表达特性及生物学功能,为拟松材线虫的种内交配繁殖分子机制研究提供依据。【方法】根据拟松材线虫基因组数据设计引物克隆Bmu-gpa-1基因。对Bmu-gpa-1进行序列分析、系统发育分析和蛋白结构预测等生物信息学分析。利用实时荧光定量PCR技术和原位杂交技术探究Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫各个龄期的表达水平和表达部位,明确其时空动态表达特性。利用RNA干扰技术探究该基因在拟松材线虫交配繁殖行为中的作用,并通过实时荧光定量PCR技术检测RNA干扰的效率。【结果】Bmu-gpa-1基因全长为1780 bp,CDS全长为1065 bp,编码354个氨基酸。进化分析表示该基因与秀丽隐杆线虫gpa-1基因隶属于同一G蛋白α亚基家族。荧光定量PCR结果及转录组结果均表明Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫各个发育阶段均有表达,2龄期和3龄期表达水平较高,胚胎期次之,4龄期和成虫期表达水平较低且基因表达水平具有雌、雄虫差异性,即雄虫的基因表达水平显著高于雌虫。原位杂交结果表明,Bmu-gpa-1基因在拟松材线虫体内广泛表达,胚胎发育初期呈散点状表达,胚胎发育后期过渡到全胚胎表达,2龄期全身表达,3龄期和4龄期进一步集中在肠道和性腺处表达,成虫期则出现雌、雄虫差异性表达,即在雌虫的阴户、雄虫的交合刺和尾部表达。交配试验结果显示,沉默Bmu-gpa-1基因后,拟松材线虫雄虫与正常雌虫的交配次数显著增加,交配时长显著缩短,繁殖能力显著下降,而雌虫被干扰后在交配繁殖行为上则无明显异常,推测该基因可以负向调控拟松材线虫雄虫的交配行为,但对雌虫影响较弱。【结论】拟松材线虫Bmu-gpa-1基因是G蛋白α亚基家族中的一员,基因表达水平及表达部位皆具有雌、雄虫差异性。沉默该基因可以改变雄虫的交配行为,雄虫表现出交配次数增加、交配时长减短和交配后雌虫产卵数减少等交配质量下降特征,但对雌虫影响较弱,这说明Bmu-gpa-1基因对拟松材线虫雄虫的交配繁殖行为具有明显的调控功能。