摘要
飞蝗是世界性的农业害虫，蝗灾的爆发是由飞蝗群聚而导致的。群居型和散居型飞蝗在形态、行为、体色、繁殖、发育、生理、免疫等多个方面呈现明显差异。有趣的是，蝗虫型变不仅是可逆的，而且某些性状可以传递给后代。这说明蝗虫型变是一种典型的表观遗传学现象。组蛋白修饰作为一种重要的表观遗传的调控手段，其对飞蝗两型转变的影响并未被研究过。在体内，组蛋白修饰水平是高度动态的，它是通过特定拮抗修饰酶的动态平衡来维持的。所以对于飞蝗两型组蛋白修饰的研究首先着重于对组蛋白修饰酶的研究。 利用已报道的果蝇及其他昆虫的组蛋白修饰酶序列作为种子序列，分别在飞蝗基因组及转录组中进行同源序列搜索，在飞蝗基因组中找到了60种组蛋白乙酰化及甲基化相关基因的同源序列，进一步通过PCR实验校准了这些序列。之后，对确认后的序列进行了结构域的注释，利用催化结构域的氨基酸序列对飞蝗中家族基因的成员与其他9种代表性的节肢类动物相关序列共同构建了系统进化树。这两步的目的均为进一步确认其在飞蝗中的直系同源基因类型。通过上述手段，发现飞蝗的组蛋白乙酰化及甲基化酶系几乎拥有所有其他已报道节肢类动物存在的相关酶类。而且，一些飞蝗特有的修饰酶的特征也被发现，包括组蛋白乙酰转移酶TIP60的基因复制及GCN5的选择性剪接。不仅如此，通过进化树的分析，我们发现了一种新类型的推定的组蛋白去乙酰化酶SIRT8。 通过转录组数据对这些飞蝗中已鉴定的序列进行了时空表达分析。发现组蛋白乙酰化及甲基化相关酶类随发育显著变化;在成虫中，组蛋白修饰酶在各个组织中均有分布，但主要在生殖系统中富集。为了探究组蛋白修饰酶在飞蝗两型中的差异，我们利用荧光定量PCR比较了群散两型幼虫脑中及触角中的表达水平，证明多种组蛋白去乙酰化酶及作用于H3K4位点的甲基转移酶在散居飞蝗脑中表达显著高于群居型，这暗示在群散脑中可能存在组蛋白乙酰化和H3K4位点甲基化修饰水平的差异。 系统性地鉴定了飞蝗组蛋白乙酰化及甲基化修饰酶类，并研究了这些基因在发育过程、各个组织及两型中的表达水平。这一工作为研究组蛋白修饰酶的生物学功能及飞蝗两型转变的表观遗传机制奠定了重要基础。
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