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意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）和中华蜜蜂（Apis cerana cerana）工蜂幼虫期和蛹期淋巴蛋白质组比较分析

作　者: Dereje Woltedji Aleku
导　师: 李建科
学　校: 中国农业科学院
专　业: 特种经济动物饲养
关键词: 蜜蜂 意大利蜜蜂 中华蜜蜂 工蜂 幼虫 蛹 淋巴 蛋白质组
分类号: S891
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


作为模式生物,意大利蜜蜂(意蜂)和中华蜜蜂(中蜂)是被广泛饲养和研究的东西方蜜蜂品种。蜜蜂的血淋巴(类似于哺乳动物的血液)是在蜜蜂体内开放式循环系统中进行循环,主要起到传递营养物质、离子和激素等作用。它同时也参与体液免疫反应,是抵御病菌感染的重要屏障。血淋巴的组分因蜜蜂所处的发育阶段不同而有所差异,但是至今有关蜜蜂从幼虫期到蛹期整个发育过程中血淋巴蛋白质组如何发生变化,至今还未进行研究。因此,本研究利用基于双向凝胶电泳蛋白质组研究方法,对意蜂工蜂幼虫期到蛹期发育过程中血淋巴,以及意蜂和中蜂从1日龄幼虫到5日龄蛹的血淋巴差异蛋白质组分析。意蜂幼虫和蛹期蛋白的表达数量和表达量均存在显著的差异(P<0.05)。在80个差异蛋白中,幼虫期高表达的蛋白质占59.2%,蛹期高表达的蛋白为40.8%。幼虫高表达的淋巴蛋白如碳水化合物和能量代谢、蛋白质折叠、发育调节、细胞骨架和抗氧化相关的蛋白质,是为促进其个体发育及免疫体系构建。而与营养物质(能量)储存、脂肪酸和氨基酸代谢相关的蛋白质在幼虫后期到蛹期转化过程中高表达,以满足蛹期变态发育的需要。这表明随着工蜂幼虫到蛹期发育进程的变化,血淋巴的功能也随之发生从供给营养物质到提供体液免疫的本质改变。意蜂和中蜂幼虫期和蛹期血淋巴差异蛋白质组分析结果表明,在1日龄、3日龄和5日龄的幼虫及1日龄、3日龄和5日龄蛹的淋巴中,二蜂种分别有32、43、54、35、39和19个差异表达的血淋巴蛋白,其中在意蜂中高表达的蛋白质分别占78.0%、53.5%、55.5%、74.0%、72.0%和47.0%,而在中蜂中高表达的蛋白质分别占22.0%、46.5%、44.5%、26.0%、28.0%和53.0%。意蜂工蜂幼虫及蛹的血淋巴较高水平表达的王浆主蛋白、营养物质储存、能量代谢、发育、蛋白质折叠和细胞骨架等蛋白质,而中蜂的这些蛋白表达水平显著低于意蜂,表明这些蛋白质对形成二蜂种不同的生物学特性及发育进程发挥重要作用。二蜂种通过进化策略调节血淋巴蛋白质表达来适应各自不同日龄幼虫和蛹的发育生物学特征,从而调控意蜂和中蜂工蜂的发育和免疫反应,实现从幼虫期向蛹期的顺利转换。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-12
CHAPTER 1.INTRODUCTION  12-26
  1.1 THE HONEYBEES  12
  1.2 ORIGIN AND GLOBAL DISTRIBUTION OF HONEYBEES  12-13
  1.3 APIS MELIFERA AND APIS CERANA  13-15
  1.4 BEEKEEPING AND ITS ECONOMIC IMPORTANCE  15-16
  1.5 THE HONEYBEE BIOLOGY AND SOCIAL ORGANIZATION  16-20
    1.5.1 General morphology of the honeybee population  16-17
    1.5.2 Development of the Honeybee Brood  17-18
    1.5.3 Honeybee Colony Organization and Performance  18-20
  1.6 HEMOLYMPH  20
  1.7 HONEYBEES DISEASES AND THEIR IMMUNITY SYSTEM  20-22
  1.8 CHALLENGES IN HONEYBEE RESEARCH  22-23
  1.9 HONEYBEE PROTEOMICS  23-24
  1.10 RESEARCH AIMS AND HYPOTHESIS  24-26
CHAPTER 2.HEMOLYMPH PROTEOME ANALYSIS DURING LARVAL TOPUPAL DEVELOPMENT STAGE OF HONEYBEE WORKER (APIS MELLIFERALIGUSTICA)  26-54
  2.1 SUMMARY  26
  2.2 INTRODUCTION  26-27
  2.3 OBJECTIVE OF THE STUDY  27
  2.4 MATERIAL AND METHODS  27-31
    2.4.1 Chemical Reagents  27-28
    2.4.2 Biological Sample Collection  28
    2.4.3 Protein Sample Preparation  28-29
    2.4.4 Two-Dimensioional Gel Electrophoresis(2-DE)  29
    2.4.5 Image Analysis  29
    2.4.6 Tryptic Digestion for MS  29-30
    2.4.7 Mass Spectrometry and Protein Identification  30-31
    2.4.8 Protein Classification  31
    2.4.9 Biological Interaction Network and Functional Enrichment Analysis  31
    2.4.10 Test of Protein Expression by Western blot  31
  2.5 RESULTS  31-47
    2.5.1 Identification of Differentially Expressed Proteins  31-39
    2.5.2 Qualitative Comparison of Differentially Expressed Proteins  39-40
    2.5.3 Quantitative Comparisons of Differentially Expressed Proteins  40-44
    2.5.4 Biological Interaction Network Analysis  44-45
    2.5.5 Gene Ontology(GO)Functional Enrichment Analysis  45-46
    2.5.6 Western blot Analysis  46-47
  2.6 DISCUSSIONS  47-53
  2.7 CONCLUSION  53-54
CHAPTER 3.COMPARATIVE ANALYSIS OF HEMOLYMPH PROTEOMEDURING LARVA-PUPA DEVELOPMENT STAGES BETWEEN WESTERN(APISMELIFERA LIGUSTICA)AND EASTERN(APIS CERANA CERANA)WORKERHONEYBEES  54-86
  3.1 SUMMARY  54-55
  3.2 INTRODUCTION  55-56
  3.3 OBJECTIVES  56
  3.4 MATERIAL AND METHODS  56-58
    3.4.1 Chemical reagents  56
    3.4.2 Biological Samples  56
    3.4.3 Protein extraction and Two-Dimensional Gel electrophoresis  56-57
    3.4.4 Image Acquisition and Statistical Analysis  57
    3.4.5 Trypsin Digestion for MS and Proteins Identification by MS  57
    3.4.6 Bioinformatics  57-58
  3.5 RESULTS  58-79
    3.5.1 Identification of differentially expressed proteins  58-70
    3.5.2 Qualitative Comparisons of Differentially Expressed Proteins  70-74
    3.5.3 Quantitative Comparisons of Differentially Expressed Proteins  74-76
    3.5.4 Protein-Protein Interaction Analysis  76-77
    3.5.5 Gene Ontology(GO)Functional Enrichment Analysis  77-79
  3.6 DISCUSSIONS  79-85
  3.7 CONCLUSION  85-86
CHAPTER 4.GENERAL CONCLUSION  86-87
REFERENCES  87-99
Acknowledgments  99-100
Author's Biography  100-103

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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 养蜂、益虫饲养 > 蜂群生物学
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