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《湖北大学》 2017年
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肠道摩根菌对黑腹果蝇发育历期的影响

胡坤坤  
【摘要】:后生动物体内定植着大量的微生物,包括真菌、细菌、病毒及其他微生物。这些微生物向宿主提供自身不能演化出的遗传和代谢属性,对宿主营养代谢、免疫等生理活动产生重要影响。高通量测序技术已揭示人肠道菌群具有多样性和复杂性,但对肠道菌如何通过与宿主间及细菌间互作关系而影响宿主生理的分子机制仍然不清楚,因此肠道微生态正成为当前的研究热点之一。近年来果蝇(Drosophila)已广泛用于研究宿主-共生菌互作。果蝇肠道内定植的微生物相对简单,且易于建立无/悉生果蝇。我们实验室优化了无菌果蝇模型建立操作,利用威露士、次氯酸和乙醇联合消毒方法,建立了一套高效的无菌果蝇的技术和方法。我们从野外采集的果蝇中获得了一株细菌,经过鉴定为摩根菌(Morganii Morganella)。该菌能在果蝇肠道内稳定定植,其数量维持在10~3-10~5之间,并且可在子代果蝇肠道定植,其数量也恒定在10~3以上。我们的研究还证实该摩根菌能够促进果蝇的发育。在营养条件匮乏(0.5%酵母)情况下,常规饲养果蝇蛹和成虫羽化时间分别为6.0天和11.7天;无菌果蝇蛹和成虫羽化时间分别为7.8天和18.9天,说明同常规饲养(conventionally reared,CR)果蝇相比无菌果蝇(Germ-free,GF)发育迟缓;而无菌果蝇定植摩根菌后果蝇蛹和成虫羽化时间分别为6.2天和12.1天,和常规饲养果蝇相比无统计学差异。说明摩根菌定植后显著地缩短果蝇发育历期,甚至可以代替混合菌的作用。肠道上皮细胞在消化食物的时候,很容易受到损伤,而正常情况下,肠道细胞更新较快,通过较高的分裂速度将细胞数目维持在一个恒定的水平,我们通过免疫染色测定肠道中正在分裂的细胞。常规饲养果蝇的中肠正在分裂细胞数为12.7个,无菌果蝇的中肠正在分裂细胞数为1.1个,同常规饲养果蝇相比,无菌果蝇肠道细胞更新较慢;摩根菌定植组果蝇的中肠正在分裂细胞数为12.1个,因此,摩根菌可以促进GF果蝇肠道细胞分裂增殖,并且和常规饲养组果蝇无差别。在进一步探究摩根菌促进果蝇发育的机制中,常规饲养果蝇的促胸腺激素(一种诱导果蝇从幼虫到蛹期转变的激素)分泌峰值是在第6天,无菌果蝇的促胸腺激素分泌峰值是在第9天,而摩根菌定植组果蝇的促胸腺激素分泌峰值是在第7天。摩根菌定植组果蝇能够刺激促胸腺激素较早的分泌来促进果蝇的生长发育。通过RT-PCR检测,发现常规饲养果蝇胰岛素信号表达量一直处于较高的水平,无菌果蝇胰岛素信号表达量在其整个发育过程表达量一直很低,摩根菌定植组果蝇胰岛素信号表达量处于常规饲养果蝇和无菌果蝇之间,摩根菌可以通过胰岛素通路来调节果蝇的发育。本论文围绕肠道微生态新兴学科,解析果蝇肠道菌的多样性和复杂性,探索肠道菌调控宿主发育的分子机制,具有重要的理论和技术突破,同时也将为人体与微生物互作机理提供新的见解,为预防和治疗相关疾病提供一定科学依据。
【学位授予单位】:湖北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:Q96;Q93

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