四纹豆象Toll与抗菌肽基因对种群密度的响应

为揭示四纹豆象(Callosobruchus maculatus)免疫信号转导与抗菌肽基因表达量对种群密度的响应机制,利用tBLASTn在四纹豆象腹部转录组数据中鉴定Toll、IMD(Immune deficiency)及抗菌肽基因,并以FPKM值指示基因表达量。结果表明,从腹部转录组中鉴定到6个富含亮氨酸结构域的Toll信号通路受体基因,其中,Toll-1进化速率较快,Toll-3、Toll-10、Toll-7、Toll-8、Toll-6进化速率依次降低。鉴定到IMD信号通路的胞内关键信号分子基因IMD和受体肽聚糖识别蛋白LC基因(Peptidoglycan recognition protein LC,PGRP-LC)。IMD和PGRP-LC的进化速率与Toll-3相似。表达量方面,Toll-1表达量最低,其FPKM值为0.32,且种群密度对其表达量无显著影响,Toll-3、Toll-6、Toll-7、Toll-8、Toll-10的表达量在高密度群体中显著或极显著上调,其中,Toll-7表达量最高,其在高密度群体、低密度群体中的FPKM值分别为127.25、57.92。种群密度对IMD和PGRP-LC的表达量无显著影响。鉴定到7个抗菌肽基因,即1个Defensin(防御素基因)、1个Cecropin(天蚕素基因)、2个Apidaecin(蜜蜂抗菌肽基因)、3个Drosomycin(抗真菌肽基因),其中,Drosomycin在进化方面最保守。Apidaecin-1表达量最低,其FPKM值为6.58,Defensin表达量最高,高密度群体、低密度群体的FPKM值分别为1 277.23、683.87。种群密度对Apidaecin-1、Cecropin、Apidaecin-2的表达量无显著影响,Defensin和3个Drosomycin在高密度群体中上调。综上所述,Toll-3、Toll-6、Toll-7、Toll-8、Toll-10与Defensin、Drosomycin-1、Drosomycin-2、Drosomycin-3在高种群密度条件下上调表达。