三种微小RNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程中的表达谱及潜在功能

doi:10.16380/j.kcxb.2022.01.006

昆虫学报 ›› 2022, Vol. 65 ›› Issue (1): 53-62.doi: 10.16380/j.kcxb.2022.01.006

三种微小RNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程中的表达谱及潜在功能

祝智威^1,#, 付中民^1,2,#, 隆琦¹, 杜宇¹, 张文德¹, 胡颖¹,赵萧¹, 史小玉¹, 徐细建³, 陈大福^1,2,*, 郭睿^1,2,*

(1. 福建农林大学动物科学学院(蜂学学院), 福州 350002; 2. 福建农林大学蜂疗研究所, 福州 350002; 3. 江西省养蜂研究所, 南昌 330000)

出版日期:2022-01-20 发布日期:2022-01-17

Expression profiles and potential function of three miRNAs during the pupal development process of Apis mellifera ligustica worker

ZHU Zhi-Wei^1,#, FU Zhong-Min^1,2,#, LONG Qi¹, DU Yu¹, ZHANG Wen-De¹, HU Ying¹, ZHAO Xiao¹, SHI Xiao-Yu1, XU Xi-Jian³, CHEN Da-Fu^1,2,*, GUO Rui^1,2,*

(1. College of Animal Sciences (College of Bee Science), Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 2. Apitherapy Research Institute, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; 3. Jiangxi Apicultural Institute, Nanchang 330000, China)

Online:2022-01-20 Published:2022-01-17

摘要/Abstract

摘要：

【目的】意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica是生产性能优良的西方蜜蜂Apis mellifera亚种。本研究旨在利用分子生物学手段揭示3种微小RNA(microRNA, miRNA) ame-miR-13b, ame-miR-100和ame-miR-bantam调控蛹期变态发育的分子机理。【方法】通过stem-loop RT-PCR验证ame-miR-13b, ame-miR-100和ame-miR-bantam在意大利蜜蜂工蜂蛹期的真实表达。通过RT-qPCR检测ame-miR-13b, ame-miR-100, ame-miR-bantam和靶mRNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程的表达谱。利用相关生物信息学软件预测在意大利蜜蜂工蜂蛹期ame-miR-13b, ame-miR-100和ame-miR-bantam的靶mRNA，构建和分析miRNA-mRNA调控网络以及对靶mRNA进行数据库注释。【结果】ame-miR-13b, ame-miR-100和ame-miR-bantam在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程真实表达且表达量总体均呈动态上升趋势；可分别靶向850, 136和506条mRNA，并与其靶mRNA之间形成较复杂的调控网络；这些靶mRNA可分别被注释到32, 24和33个GO条目，以及204, 114和171条KEGG通路。【结论】ame-miR-13b, ame-miR-100和ame-miR-bantam潜在通过调控蜕皮激素基因、yellow基因以及Hippo, FoxO, Wnt, Jak-STAT和Notch信号通路相关基因的表达共同影响意大利蜜蜂工蜂蛹期的变态发育过程。

关键词: 意大利蜜蜂, 蛹期, 变态发育, 微小RNA, 表达谱, 调控网络

Abstract: 【Aim】The Italian honey bee (Apis mellifera ligustica) is a subspecies of the western honeybee, Apis mellifera, which has excellent production performance. This study aims to reveal the molecular mechanism underlying metamorphosis during pupal stage regulated by three microRNAs (miRNAs) ame-miR-13b, ame-miR-100 and ame-miR-bantam using molecular biological approaches.【Methods】Stem-loop RT-PCR was used to confirm the true expression of ame-miR-13b, ame-miR-100 and ame-miR-bantam in A. m. ligustica workers at the pupal stage. RT-qPCR was performed to survey the expression profiles of ame-miR-13b, ame-miR-100, ame-miR-bantam and their target mRNAs during the pupal development process of A. m. ligustica worker. Related bioinformatic software was used to predict target mRNAs of ame-miR-13b, ame-miR-100 and ame-miRbantam in A. m. ligustica workers at the pupal stage, to construct and analyze miRNA-mRNA regulation network, and to conduct annotation of target mRNAs in databases.【Results】The results revealed that ame-miR-13b, ame-miR-100 and ame-miR-bantam were truly expressed during the pupal development process of A. m. ligustica worker, and the overall expression displayed an up-regulation trend. The three miRNAs mentioned above could respectively target 850, 136 and 506 mRNAs, and complex regulatory network formed among these miRNAs and their target mRNAs,which could be respectively annotated to 32, 24 and 33 GO terms, and 204, 114 and 171 KEGG pathways.【Conclusion】ame-miR-13b, ame-miR-100 and ame-miR-bantam potentially regulate the expression of ecdysone gene, yellow gene and genes related to Hippo, FoxO, Wnt, Jak-STAT and Notch signaling pathways, further affecting metamorphosis during the pupal development process of A. m. ligustica worker.

Key words: Apis mellifera ligustica, pupal stage, metamorphosis, microRNA, expression profile, regulatory network

祝智威, 付中民, 隆琦, 杜宇, 张文德, 胡颖, 赵萧, 史小玉, 徐细建, 陈大福, 郭睿. 三种微小RNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程中的表达谱及潜在功能[J]. 昆虫学报, 2022, 65(1): 53-62.

ZHU Zhi-Wei, FU Zhong-Min, LONG Qi, DU Yu, ZHANG Wen-De, HU Ying, ZHAO Xiao, SHI Xiao-Yu, XU Xi-Jian, CHEN Da-Fu, GUO Rui. Expression profiles and potential function of three miRNAs during the pupal development process of Apis mellifera ligustica worker[J]. Acta Entomologica Sinica, 2022, 65(1): 53-62.

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三种微小RNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程中的表达谱及潜在功能

Expression profiles and potential function of three miRNAs during the pupal development process of Apis mellifera ligustica worker

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