《Wolbachia介導的piRNAs及其靶標基因在果蠅精子發生中的功能研究》是依託華中師範大學，由鄭雅擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：Wolbachia介導的piRNAs及其靶標基因在果蠅精子發生中的功能研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：鄭雅
- 依託單位：華中師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
piRNAs是近年來被發現的一類非編碼小RNA分子，在動物生殖細胞中的富集現象表明其在配子的發育過程中發揮重要作用。最近研究發現，piRNAs可以通過調控靶標基因來影響家蠶的性別分化和小鼠的精子成熟，但是piRNAs在昆蟲生殖中的功能和機制還未被闡明。我們前期研究發現，感染共生菌Wolbachia的果蠅（雄性不育）精巢中83種piRNAs的表達水平顯著上調。我們提出假設上調的piRNAs可能通過抑制靶標基因轉錄,破壞了果蠅的精子發生，從而導致雄性不育。本項目擬通過軟體預測上調piRNAs的靶標基因，通過細胞轉染及雙螢光素酶報告系統揭示piRNAs對靶標基因的調控作用；通過對精巢中靶標基因的RNA干擾，檢測雄蠅生殖力變化，闡明piRNAs及靶標基因在果蠅精子發生中的功能及作用機制。研究結果不僅有利於我們進一步了解動物配子發生的基因調控機制，對研究高等動物的雄性不育發生機制也具有重要參考價值。
結題摘要
沃爾巴克氏體（Wolbachia）是昆蟲體內分布最廣的一種次生內共生菌，首次發現於尖音庫蚊（Culex pipiens） 的卵巢中，目前被發現存在於多種昆蟲、蜘蛛和蟎類等節肢動物體內。Wolbachia能夠通過多種方式調控宿主的生殖，如誘導胞質不親和（cytoplasmic incompatibility，CI）、孤雌生殖、雌性化、雄性胚胎致死和增強等。其中，CI 是最普遍的一種方式，即當僅有雄性宿主感染 Wolbachia，或雌、雄宿主感染不同品系時，後代不能存活，在胚胎期死亡。在真核生物中，小分子非編碼 RNA 引發一系列序列特異性的基因表達負調控作用，包括 RNA 干擾、翻譯抑制和異染色質形成等，這一現象被稱為 RNA基因沉默作用。本項目通過對Wolbachia感染（Dmel wMel）和未感染果蠅(Dmel T) 進行小RNA測序，在感染wMel的果蠅精巢中共有134種piRNAs的表達水平出現顯著改變，其中，大多數piRNAs（83種）顯著上調。通過軟體預測差異表達piRNAs的靶標基因，從生物進程看，主要與新陳代謝、生物調控、發育、定位、生殖和生物粘附等相關；從細胞組分看，涉及到細胞器、膜封閉腔、胞外組分等；從分子功能上看，與轉錄調控、大分子結合、催化反應、酶調控和翻譯調控等相關。此外，通過預測miRNA靶標基因、雙螢光素酶標記，RNAi以及免疫組化等方法，發現nov-miR-12能夠結合靶標基因psq UTR區，並且psq在精巢中的敲降降低了雄性果蠅的生殖力，影響了後代胚胎中核分裂，最終影響了雄性育性。本項目的完成揭示小 RNA 在精子發生中功能及作用機理，而且有利於探索共生菌調控昆蟲生殖活動的功能及機制，並可能為害蟲防治、益蟲利用提供新策略。
