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《苏州大学》 2017年
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添食TiO_2 NPs对家蚕脂肪体生理功能的影响

田江海  
【摘要】:家蚕(Bombyx mori)是一种具有重要经济价值的绢丝昆虫。幼虫摄取营养物质,合成并分泌蚕丝蛋白,是其营养代谢的主要途径。脂肪体是家蚕体内的中间代谢器官,参与营养物质的储存转用与代谢解毒。纳米二氧化钛(Titanium dioxide nanoparticles,TiO_2 NPs)是一种应用广泛的纳米材料,在净化环境,日常生活用品,物理化工等方面均有所应用。已有研究表明,添食家蚕一定剂量的TiO_2 NPs,能够提高其饲料利用率,促进丝蛋白的合成;调节家蚕蜕皮激素合成,影响家蚕生长发育;增强家蚕抗病抗毒能力。为了研究添食TiO_2 NPs对家蚕脂肪体生理功能的影响,本研究通过RNA seq技术检测了TiO_(2 )NPs处理后家蚕脂肪体的基因表达谱,qRT-PCR对重要的差异表达基因进行了验证,Western blot对相关蛋白的表达水平进行检测,并测定脂肪体中海藻糖、甘油三酯含量,脂肪酶活性、总蛋白量和解毒酶活性。RNA seq结果表明,Ti O_2 NPs处理后,脂肪体中表达出现差异的基因共有11268个,其中上调基因5789个,下调基因5479个;表达显著差异(P≤0.01)的基因共有341个,其中上调基因138个,下调基因203个。Gene Ontology功能显著性富集分析显示,表达差异显著基因中,biological process中主要集中在biological regulation、cellular process、metabolic process等进程中,cellular component中,主要集中在cell part、extracellular region、organelle等成分中,molecular function中,主要集中在binding、structural molecule activity、transporter activity等功能中。KEGG pathway富集结果显示,表达差异显著基因主要集中在insulin signaling pathway、Calcium signaling pathway、Phagosome等信号通路中。表明添食TiO_(2 )NPs能够影响脂肪体基因表达,GO分析和KEGG pathway富集结果表明,添食TiO_(2 )NPs能够显著影响脂肪体的物质代谢。QRT-PCR结果显示,胰岛素信号转导通路中troponin C 25D、troponin C分别上调2.36倍、1.48倍。蛋白质代谢相关的creatine kinase、4-hydroxyphenylp-yruvate dioxygenase分别上调42.38倍、6.20倍,threonine dehydratase下调3.09倍。脂质代谢相关的fatty acid desaturase上调2.63倍、fatty acid transport protein下调5.12倍。糖代谢相关的Tret1-2 homolog、Tret1分别上调6.63倍、1.12倍,这些结果表明,添食TiO_(2 )NPs能够增强家蚕脂肪体营养代谢。TiO_2 NPs组insulin-like peptide、neuropeptide receptor B上调5.17、3.89倍,热激蛋白基因hsp 68、hsp 70、hsp 1、hsp-16.1/hsp-16.11、hsp 90、hsp 20.8、hsp 20.4分别上调3.61倍、2.82倍、2.80倍、2.60倍、2.59倍、2.36倍、1.91倍。p70S6K、ERK、RAS、AKT、4EBP2、S6、MEK、eIF4E分别上调5.17、3.89、3.59倍、2.74倍、2.65倍、2.24倍、1.61倍、1.54倍、1.49倍、1.48倍;Phoxim组中CarE、CYP6b29、CYP6ae21、CYP6ab5、CYP4m5、GST分别上调7.38倍、6.01倍、5.93倍、4.88倍、2.66倍、1.17倍;TiO_2 NPs预处理后上调幅度减小,上述基因分别上调7.24倍、3.71倍、2.97倍、2.77倍、2.10倍、1.00倍。结果与RNA seq数据基本一致,表明添食TiO_(2 )NPs能够促进脂肪体家蚕生长基因表达,缓解辛硫磷对家蚕脂肪体的损伤。热激蛋白具有在应激条件下维持生命活动稳定,作为分子伴侣确保蛋白质正确折叠,参与免疫的功能。昆虫的热激蛋白与滞育、损伤修复、细胞增殖和发育相关。本课题对热激蛋白表达水平的验证表明,添食TiO_(2 )NPs能够增强家蚕对不良条件的抵抗力。TiO_2 NPs处理后脂肪体脂肪酶活性、海藻糖含量、总蛋白量量分别上调3.86倍、1.34倍、1.29倍,甘油三酯下调0.94倍;TiO_(2 )NPs+Phoxim可以降低单一采用Phoxim处理后总蛋白含量增加幅度以及MAPK和PI3K/AKT信号通路关键蛋白的上调幅度,解毒酶活性和基因表达趋势一致。结果表明,添食家蚕TiO_2 NPs能够提高家蚕的营养代谢水平,并能够缓解辛硫磷对家蚕脂肪体的损伤,为研究TiO_2 NPs对家蚕脂肪体的功能影响及其机制提供新的支撑。本课题研究表明,添食家蚕TiO_2 NPs能够显著影响家蚕脂肪体基因表达,促进家蚕脂肪体的营养代谢,缓解Phoxim对家蚕脂肪体的损伤。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S881.2

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【参考文献】
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【共引文献】
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【二级参考文献】
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