本文關鍵詞：基于組學的蚯蚓（Amynthas heterochaetus）自身免疫系統(tǒng)及腸道微生物群落協(xié)同防御機理研究　出處：《中國農(nóng)業(yè)大學》2016年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：蚯蚓生活在復雜的土壤環(huán)境中,時刻與各類微生物親密接觸,但其僅具天然免疫系統(tǒng),是如何成功的防御病原菌的呢?本研究以高致病性的腸出血性大腸桿菌E.coli O157:H7作為脅迫因子,利用第二代測序技術(Illumina,pair-end)、同位素標記相對和絕對定量(isobaric tags for relative and absolute quantitation,iTRAQ)技術,對E.coli O157:H7脅迫下異毛遠盲蚓免疫相關的基因和蛋白進行篩選；同時,還利用T-RFLP技術和16S rRNA克隆文庫技術,對脅迫過程中異毛遠盲蚓腸道中的細菌群落的響應進行研究。主要研究結果為：(1)構建了第一個亞洲野生型蚯蚓的轉錄組和蛋白質組信息庫,并完成了功能注釋。通過Nr注釋,發(fā)現(xiàn)異毛遠盲蚓的轉錄組的蛋白編碼序列與海蠕蟲(Capitella teleta,28%)和水蛭(Helobdella robusta,20.1%)有較高的相似性；此外,還與屬于軟體動物門的巨牡蠣(Crassostrea gigas,8.2%)、青螺(Lottia gigantea,4.2%)、海兔(Aplysia californica,3.6%)也具有相似性,這從功能基因組水平上說明了環(huán)節(jié)動物門與軟體動物門具有較近的進化關系(2)通過比較轉錄組學和比較蛋白質組學分析,以及轉錄組與蛋白質組聯(lián)合分析,發(fā)現(xiàn)了130個與異毛遠盲蚓體內(nèi)蛋白質泛素化過程有關的基因及蛋白,并對其中51個表達量發(fā)生顯著變化免疫相關基因及蛋白的功能進行了注釋。發(fā)現(xiàn)了22個與異毛遠盲蚓補體系統(tǒng)有關的基因及蛋白,并對其中17個表達量發(fā)生顯著變化的免疫相關基因及蛋白的功能進行了注釋。從而證明了蛋白質泛素化和補體系統(tǒng)在異毛遠盲蚓免疫體系中具有重要作用。(3)研究了外源性細菌群落在通過異毛遠盲蚓腸道時,細菌總數(shù)、群落結構以及E.coli0157：H7數(shù)量的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)E.coli O157:H7的數(shù)量在進入異毛遠盲蚓的消化道后,首先會被嗉囔和砂囊的物理消化作用削減。在進入腸道后,腸道細菌群落對E.coli O157:H7的削減作用主要發(fā)生在腸道前部；而腸道中部的細菌群落則表現(xiàn)出對E.coli O157:H7數(shù)量的調控,對高濃度的E.coli O157:H7(每克內(nèi)容物干重中大于104)表現(xiàn)出抑制作用,而對低濃度的E.coli O157:H7表現(xiàn)出促進作用；腸道后部的細菌群落相對穩(wěn)定,其細菌總數(shù)和群落結構均不易受到影響。Pseudomonadaceae(假單胞菌)和Clostridiaceae(梭菌)是參與應對E.coli O157:H7脅迫的主要腸道菌群,它們的數(shù)量變化具有誘導性。(4)研究了不同細菌群落的食物在通過異毛遠盲蚓腸道過程中,細菌總數(shù)和群落結構的變化規(guī)律。發(fā)現(xiàn)了異毛遠盲蚓的嗉囔和砂囊對革蘭氏陰性細菌具有選擇性削減作用,這種作用可能與細胞壁的成分有關；異毛遠盲蚓的腸道細菌群落具有內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制,可以抵御外源性細菌的干擾,保持群落結構的穩(wěn)定性；在嗉囔和砂囊的選擇性削減作用與腸道細菌群落的內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制的共同作用下,異毛遠盲蚓的消化道對外源性細菌群落產(chǎn)生了“歸一化”效應,這種效應可以使不同食物中的細菌群落在經(jīng)過異毛遠盲蚓的消化道后,其細菌群落結構趨于一致。綜上,異毛遠盲蚓防御E.coli O157:H7的生態(tài)免疫體系是由自身的免疫系統(tǒng)和腸道菌群的協(xié)助免疫組成的。蛋白質泛素化和補體系統(tǒng)在異毛遠盲蚓的免疫系統(tǒng)中發(fā)揮了重要作用,而腸道細菌的協(xié)同防御又可以幫助宿主降低致病菌的脅迫程度。我們構建的異毛遠盲蚓轉錄組和蛋白質組數(shù)據(jù)庫,可以為蚯蚓代謝、生殖、免疫的機理研究,以及后續(xù)的基因組學研究提供重要參考；異毛遠盲蚓消化道對外源性細菌群落“歸一化”效應及其腸道細菌群落內(nèi)穩(wěn)態(tài)的發(fā)現(xiàn)可以為研究蚯蚓的適應性機制提供理論依據(jù)。
【學位授予單位】：中國農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：Q78;Q93
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本文編號：1324219