意大利蜜蜂工蜂中肠发育过程中的差异表达环状RNA及其调控网络分析

• 作者: 付中民 刘思亚 周丁丁 徐国钧 杜宇 熊翠玲 王海朋 耿四海 郑燕珍 郭睿 陈华枝 陈大福
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 意大利蜜蜂 中肠 环状RNA 调控网络 发育
• 年，卷（期）: 2018,（23）
• 所属期刊栏目: 畜牧·兽医·资源昆虫
• 页码范围: 4575-4590
• 页数: 16页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2018.23.015

摘要

[目的]环状RNA (circular RNA,circRNA)在可变剪接、转录调控和来源基因的表达调控等方面具有重要功能.本研究旨在探究意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,简称意蜂)工蜂中肠发育过程中circRNA的表达谱及其发育过程中的差异表达circRNA (differentially expressedcircRNA,DEcircRNA),进而在转录组水平探究DEcircRNA在中肠发育中的作用.[方法]基于前期获得的意蜂7和1 0日龄工蜂中肠样品(Am7和Am10)的全转录组数据,利用find_circ软件从质控后的数据中预测circRNA.采用RPM算法归一化处理得到circRNA的表达量.利用DEGseq软件对circRNA进行差异分析,按照差异倍数(fold change)≥2、P＜ 0.05及错误发现率(false discovery rate,FDR)＜0.05条件筛选DEcircRNA.通过BLAST比对GO和KEGG数据库,对DEcircRNA的来源基因进行功能和代谢通路注释.利用TargetFinder软件预测DEcircRNA-miRNA及DEcircRNA-miRNA-mRNA调控网络,通过Cytoscape v.3.2.1软件对调控网络进行可视化.通过实时荧光定量PCR (RT-qPCR)验证测序数据的可靠性.[结果]意蜂中肠各样品比对上参考基因组的短序列读段数平均为19 616 356条.Am7与Am10的组内Pearson相关系数均≥0.950.共预测出256个DEcircRNA,包括105个上调circRNA和151个下调circRNA.Novel_circ_009675和novel_circ_013879分别在Am7和Am10中高量表达.DEcircRNA的来源基因可注释到包括结合、单组织进程及细胞进程在内的32个GO条目,其中分别有35、35和7个来源基因注释到催化活性、代谢进程和应激反应.上述来源基因还可注释到35条KEGG代谢通路,其中分别有5、5和4个来源基因注释到Hippo信号通路、内吞作用和吞噬体;进一步分析发现分别有1、2和2个来源基因注释到磷酸肌醇代谢、淀粉和蔗糖代谢和半乳糖代谢等物质代谢通路,5、4、3、1和1个来源基因注释到内吞作用、吞噬体、溶酶体、泛素介导的蛋白水解和MAPK信号通路等免疫通路.上述结果表明相应的DEcircRNA广泛参与意蜂工蜂中肠的生长发育、新陈代谢和免疫防御.DEcircRNA-miRNA调控网络分析结果显示,141个DEcircRNA可靶向结合107个miRNA,其中多数仅能结合1-2个miRNh,但novel_circ_011577和novel_circ_010719结合的靶miRNA数可达32和28个;此外,mir-136-y、ame-miR-6001-3p及mir-136-y结合的circRNA数最多,分别为1 5、14和1 4个,表明相应的DEcircRNA可作为竞争性内源RNA在意蜂中肠发育过程发挥作用.进一步构建DEcircRNAs-ame-miR-6001-3p-mRNA调控网络,分析结果显示14个DEcircRNA可共同靶向结合ame-miR-6001-3p,表明它们可能通过调控ame-miR-6001-3p对意蜂中肠干细胞的分裂和分化进行间接调控.随机选取6个DEcircRNA进行RT-qPCR验证,结果显示5个DEcircRNA的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究测序结果的可靠性.[结论]通过对意蜂工蜂中肠发育过程中的DEcircRNA深入分析,提供了circRNA在意蜂工蜂中肠发育过程中的表达谱和差异表达信息,揭示了DEcircRNA在中肠发育过程中的作用,为中肠发育相关的关键circRNA的筛选和功能研究打下了基础.