家蚕卵子发生过程中基因表达调控的动态模式

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1、家蚕卵子发生过程中基因表达调控的动态模式重庆大学博士学位论文学生姓名：张强指导教师：张泽教授专业：遗传学学科门类：理学重庆大学生命科学学院二O一七年九月ThedynamiclandscapeofgeneregulationduringBombyxmorioogenesisAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDoctor’sDegreeofScienceByQiangZhangSupervisedby

2、Prof.ZeZhangSpecialty：GeneticsSchoolofLifesciencesofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaSeptember,2017中文摘要摘要家蚕的卵子发生是一个复杂的生理过程，通常可以分为卵黄生成前期、卵黄生成期和卵壳生成期。卵泡作为卵子发生的主要功能单位，在卵子发生过程中发生了巨大的形态与生理变化。尽管在家蚕卵子发生的结构和激素调控方面已经进行了一些研究，但在全基因组层面对家蚕卵子发生过程中基因表达调控模式及机制的研究还未见报道。本文应用时间序

3、列转录组以及MeRIP-seq的方法分析了家蚕卵子发生在转录水平以及转录后水平的基因调控机制，得到的主要结果如下：①家蚕的卵子发生过程涉及了生殖细胞分化、细胞凋亡、细胞增殖等众多细胞活动，在卵子发生早期和后期存在明显的蜕皮激素滴度变化。通过相邻时间点基因表达差异比较分析，共鉴定得到1932个差异表达基因，其中主要的差异变化出现在卵黄生成后期向卵壳生成期早期的发育转变过程中，主要富集在生殖、细胞分化、形态发生以及跨膜转运等功能分类。通过权重共表达网络分析，共鉴定得到6个主要的时期特异表达基因模块，对应了大部分的卵子发生发

4、育时期。对每个模块进行功能富集及通路富集分析表明，在免疫、自噬调节、细胞通讯、信号转导以及背腹轴形成、不饱和脂肪酸合成代谢、蜕皮激素合成代谢等通路富集。进一步对蜕皮激素合成与代谢相关基因分析表明，蜕皮激素关键合成基因CYP314A1主要在卵黄生成前期和卵黄生成早期表达，而蜕皮激素代谢基因CYP18A1主要在卵黄生成后期表达，两者的动态变化是卵子发生过程中蜕皮激素动态变化的主要原因。此外，注射胰岛素信号通路抑制剂实验，初步证实了胰岛素可能是卵子发生的必要因素。②尽管家蚕与果蝇分属不同的昆虫目，但都是多滋养型卵巢的主要代表

5、。通过对两种昆虫的共表达网络比较，共鉴定得到4个一致性网络，涉及了蜕皮激素合成、信号调控以及RNA修饰相关的关键基因，为多滋养型卵巢发育的分子调控机制研究提供了新的依据。③本研究共鉴定了9种类型的可变剪接形式，剪接供受体位点改变和外显子改变是造成可变剪接的主要原因。研究发现组蛋白和RNA修饰基因在家蚕的卵子发生过程中表现出类似分子开关的作用，通过MeRIP-seq分析在卵黄生成期与6卵壳生成期转变前后的RNA修饰的动态变化，研究表明，mA修饰位点主要分布在基因组编码区域（约85%），且主要集中在5'UTR、CDS和3'

6、UTR区域，65'UTR区较多。在卵子发生早期和后期，mA修饰位点存在较为明显的差异，修饰基因涉及的功能也各异，但在Hippo、Wnt以及Notch等信号通路均有明显的I重庆大学博士学位论文6富集，表明这些通路可能是mA修饰的主要靶通路。此外，研究还在多个不同类6型的转座子转录本中找到了mA修饰的证据，表明这些类型的转座子在卵子发育6中活跃转录，并且mA修饰可能是转座子转座所必须的。本研究进一步加深了对家蚕卵子发生RNA转录后调控的认识。上述的结果表明家蚕卵子发生过程中存在复杂的转录水平和转录后水平调控，发育中的卵泡是

7、研究昆虫卵子发生分子机制的优秀模型，有利于我们更好地理解昆虫配子发生及生殖的分子机制。关键词：家蚕，卵子发生，共表达网络，RNA修饰II英文摘要ABSTRACTOogenesisinthedomesticsilkworm(Bombyxmori)isacomplexprocessinvolvingprevitellogenesis,vitellogenesisandchoriogenesis.Duringthisprocess,folliclesshowdrasticmorphologicalandphysiologic

8、alchanges,asafunctionalunitofoogenesis.Althoughsomestudieshavebeendoneonthestructureandhormonalregulationofsilkwormfollicles,thegenome-wideregulatoryprofilesofgeneexp