中草藥飼喂對大麥蟲基因表達(dá)的影響

關(guān)鍵詞中草藥添加劑；大麥蟲；生命力；基因表達(dá)；功能分析

中圖分類號 S899 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A

文章編號 0517-6611（2025）08-0066-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.08.014

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）：

AbstractInordertounderstandtheefectsofCineseherbalmedicineandvitaminfedingonherbivorousinsects，thisstudyusedbarley wormasexperitalisectstoomparetdieretialexpresioofensintdinggouptatadedCineserbalicisndvitaminstothebasalfedndthecontrolgroup（asicfed）.TefuntionalenrichmentanalysiscombinedwithGOandKEGGdatabasesaimed toexploreteectofieserbaledieotialityfarleyosfroeolelarlevelndprovdethetcalsuprt subsequentoptiatioofioaulatiooflyviaityeperetaltrolgoufdsicddat ment group added Houttuynia cordata， dandelion root，1 g/kg vitamin B，and1 g/kg vitamin B1 to the basic feed.After fedingforaperiodofti，teexpeientalgoupndthtransciptomeeresequencedCompareditteontolgoupotaof4478differentiallyexpresedgeneswerescreedoutinteChinesehrbalmedicineaditiongoupicludingO18up-regulatedgensad2460 down-regulatedsGOuncalasisodtattpegulatedtillxprsedgseainlcdia ofchitinindgbddaleposbilutidiadgst icantlyup-reglated，ndgenselatedtoisataycansuretedy’sutrioalomposioandaltygowt.eulsfs studyprovideateoretcalbasisforteaddionofCneseherbalmediciestoincreasethevitalityfrleyorsfrotheoleularlevel. Key wordsChinese herbal medicine；Zophobas atratus； Vitality；Gene expresson；Functional analysis

大麥蟲（ZophobasatratusL.），隸屬鞘翅目擬步甲科（Co-leoptera：Tenebrionidae）[1]，是一種重要的蛋白質(zhì)資源昆蟲，原產(chǎn)于南非及中非，我國從東南亞地區(qū)引入國內(nèi)。與50年代引進(jìn)我國的黃粉蟲TenebriomolitorL.相比，大麥蟲個(gè)體更大，產(chǎn)量更高[2]，具有多方面優(yōu)勢，已成為我國重要的資源昆蟲。大麥蟲的作用十分廣泛，既可作為科研試驗(yàn)材料用于生理生化研究[3]，同時(shí)含有豐富的蛋白質(zhì)、甲殼素和蝦紅素，又可作為名貴寵物的活餌料4，此外，大麥蟲對于塑料聚合物還有一定的分解能力，在生態(tài)環(huán)保方面有巨大的潛力[5-7]。目前它常被用作人工繁育天敵昆蟲的替代寄主，其中包括使用非常普遍的蛀干害蟲主要生防天敵——花絨寄甲（Dastarcushelophoroides（Fairmaire））[8]。因此，如何繁育出大量優(yōu)質(zhì)的大麥蟲成為社會(huì)之急需。

大麥蟲發(fā)育速度很快，在生長過程中通常要?dú)v經(jīng)10～15次蛻皮，因此需要飼喂充足的飼料。常見的大麥蟲飼料為麥麩皮、玉米粉、骨粉和青菜葉等，但即使在控制好溫濕度及蟲口密度的情況下，仍會(huì)出現(xiàn)大麥蟲因染病而大面積死亡的現(xiàn)象[9] 。

中草藥具有抗菌、安全無害、無抗藥性、無藥物殘留、無毒副作用等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為新型的飼料添加劑。胡廣英等[10-12]通過中草藥添加劑提高不同品種豬肉質(zhì)中相關(guān)基因表達(dá)量的研究表明，中草藥添加劑可以提高不同品種生長育肥豬肉質(zhì)。

中草藥對昆蟲的影響研究很少，還未見到中草藥對大麥蟲生命力的影響研究。筆者選用2齡大麥蟲作為研究對象，在其飼糧中添加中草藥進(jìn)行飼喂，通過轉(zhuǎn)錄組測序的方法，挖掘出食用添加中草藥的飼料后大麥蟲生命力相關(guān)的差異表達(dá)基因，并對其功能進(jìn)行預(yù)測分析，為后續(xù)提高大麥蟲生命力的營養(yǎng)調(diào)控提供理論支撐。

1材料與方法

1.1供試?yán)ハx及處理選取600 只2齡健康、大小一致的大麥蟲作為試驗(yàn)昆蟲，隨機(jī)分為中草藥組和對照組，每組3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)100只大麥蟲。

對照組：飼糧配方為麥麩皮 8 5 % 、玉米粉 10 % 、骨粉 5 % 每天每百只大麥蟲添加 新鮮白菜葉。

中草藥添加組：在與對照組飼料相同的成分中加入蒲公英根、魚腥草、維生素B、維生素B1，均購自大森林藥房。中草藥按照 的魚腥草 的蒲公英根、 的維生素 的維生素 的比例混合，加工為300目的超微粉劑混入飼糧中，從試驗(yàn)開始添加直至試驗(yàn)結(jié)束。

1.2主要試劑Trizol、異丙醇、乙醇、氯仿，均購自生工生物工程（上海）股份有限公司。

1.3主要儀器基因測序儀（型號Novaseq6000）、PCR儀（型號FQD-96A）熒光定量計(jì)（型號Qubit4.0）、渦旋振蕩儀（型號QL901）、恒溫混勻儀（型號Thermomixercomfort）、低溫離心機(jī)（型號5427R）

1.4cDNA文庫構(gòu)建和轉(zhuǎn)錄組測序大麥蟲對照（飼糧）組和中草藥添加組的轉(zhuǎn)錄組測序工作均由武漢愛基百客生物科技有限公司完成。樣本總RNA使用Trizol試劑進(jìn)行提取，并通過Qsep1儀器與瓊脂糖凝膠法檢測RNA的濃度與完整性。每個(gè)處理組均包含3個(gè)生物學(xué)重復(fù)，共構(gòu)建6個(gè)cDNA文庫。測序數(shù)據(jù)經(jīng)過濾及序列質(zhì)量評估后，利用Trinity軟件對clean data進(jìn)行序列拼接與組裝，獲得unigene。

1.5差異表達(dá)基因分析及注釋利用R包edgeR進(jìn)行差異表達(dá)分析。 ，且IFoldChange 的基因認(rèn)為是差異表達(dá)基因，將篩選到的差異表達(dá)基因利用BLAST軟件在GO和KEGG數(shù)據(jù)庫上進(jìn)行注釋與富集分析。

2 結(jié)果與分析

2.1測序質(zhì)量控制結(jié)果由表1可知，經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和控制后，所有樣本的堿基質(zhì)量值 ？ 3 0 的堿基百分比（Q30）均≥9 0 . 8 7 % ，且平均每個(gè)樣本得到48209986個(gè)高質(zhì)量讀取序列（reads）。

2.2對比結(jié)果統(tǒng)計(jì)由表2可知，各樣本的reads與參考基因組序列的比對效率為 6 5 . 2 4 % ～ 7 1 . 5 2 % ，與參考基因組唯一對應(yīng)位置的比對效率為 3 1 . 0 6 % ～ 3 1 . 5 0 % ，與參考基因組多處對應(yīng)位置的比對效率為 3 3 . 9 1 % ～ 4 0 . 0 3 % 。

2.3基因表達(dá)量總體分布基于所選參考基因組序列，對照組與處理組的序列比對到組裝基因組上的個(gè)數(shù)分別是32506617與33772433個(gè)。由圖1可知，各樣本的FPKM值主要集中在0.1＼～1.0，且每個(gè)樣本基因表達(dá)量的總體分布大致相同。

2.4差異表達(dá)基因篩選基因顯著差異表達(dá)的條件為差異表達(dá)倍數(shù) ，且|FoldChange 。表明共挖掘出4478個(gè)顯著差異表達(dá)基因，包括2018個(gè)上調(diào)基因和2460個(gè)下調(diào)基因（圖2）。

2.5差異表達(dá)基因功能注釋結(jié)果通過比對共注釋到3222個(gè)差異表達(dá)基因，其中在GO功能數(shù)據(jù)庫中注釋到的差異表達(dá)基因數(shù)目為2820個(gè)，在KEGG功能數(shù)據(jù)庫中注釋到的差異表達(dá)基因數(shù)目為1644個(gè)。

2.6差異表達(dá)基因的GO功能分析對差異表達(dá)基因進(jìn)行GO注釋，將GO注釋對應(yīng)的上調(diào)表達(dá)基因與下調(diào)表達(dá)基因分別進(jìn)行富集分析，按照 Q lt; 0 . 0 5 ，富集特征EnrichDirect為Over篩選出顯著性富集結(jié)果。

通過對差異表達(dá)基因的GO功能富集分析，處理組相較于對照組，表達(dá)上調(diào)基因主要集中于以下幾個(gè)功能分類，如幾丁質(zhì)結(jié)合與代謝（MFchitinbinding、BPchitinmetabolicprocess）表皮結(jié)構(gòu)組成（MF structural constituent of cuticle）、消化能力（BPdigestion）等；表達(dá)下調(diào)基因主要集中于RNA結(jié)合與剪切（MF RNA binding、MF nucleic acid binding、BPmRNA splicing，via spliceosome、BP RNA splicing、BP mRNAprocessing）肌動(dòng)蛋白絲結(jié)合（MFactinfilamentbinding）等（表4、5）。

2.7差異表達(dá)基因的KEGG通路富集結(jié)果對差異表達(dá)基因進(jìn)行KEGG注釋，將KEGG注釋的map號對應(yīng)的上調(diào)表達(dá)基因與下調(diào)表達(dá)基因分別進(jìn)行富集分析，按照 Q lt; 0 . 0 5 ，富集特征EnrichDirect為Over篩選出顯著性富集結(jié)果。

通過差異表達(dá)基因KEGG富集分析結(jié)果可知，處理組相較于對照組，表達(dá)上調(diào)基因集中于以下幾條通路，如丙酮酸代謝（Pyruvatemetabolism）、磷酸戊糖途徑（Pentosephosphatepathway）、嘌呤代謝（Purinemetabolism）等；表達(dá)下調(diào)基因則集中于RNA 轉(zhuǎn)運(yùn)（RNA transport）、mRNA合成（MessengerRNAbiogenesis）煙酸與煙酰胺代謝（Nicotinateandnicotin-amidemetabolism）等。另外有些通路中既有上調(diào)又有下調(diào)基因，如剪接體（Spliceosome）、蛋白酶體（Proteasome）、外泌體（Exosome）等，這些是作用比較復(fù)雜、協(xié)同的代謝通路（表6、7）。

3結(jié)論與討論

3.1結(jié)論飼糧中加入中藥添加劑后，對照組和處理組差異表達(dá)基因共有4478個(gè)，其中2018個(gè)上調(diào)基因和2460個(gè)下調(diào)基因。

從差異表達(dá)基因GO功能、KEGG功能分類注釋結(jié)果看，幾丁質(zhì)結(jié)合與代謝、丙酮酸代謝等顯著富集基因都與提高生命力相關(guān)。

3.2討論該試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，飼喂中草藥能夠顯著提升大麥蟲的生命力，因此希望通過轉(zhuǎn)錄組測序結(jié)果篩選出參與大麥蟲生命力提升的相關(guān)基因。高質(zhì)量測序結(jié)果的準(zhǔn)確性依賴于堿基質(zhì)量值和測序獲得reads的數(shù)量和質(zhì)量。該試驗(yàn)中，所有樣本堿基質(zhì)量值Q30均 ≥ 9 0 . 8 7 % ，平均每個(gè)樣本得到reads數(shù)量為48209986個(gè)，說明所選處理樣品能夠滿足后續(xù)分析要求。結(jié)合GO功能數(shù)據(jù)庫、KEGG數(shù)據(jù)庫進(jìn)行比對，發(fā)現(xiàn)與生命力性狀相關(guān)的分類，如幾丁質(zhì)結(jié)合與代謝、丙酮酸代謝等，幾丁質(zhì)又稱甲殼素，是昆蟲外殼的重要組分，能讓大麥蟲外殼更加結(jié)實(shí)可靠，而且?guī)锥≠|(zhì)可活化修復(fù)細(xì)胞功能、提高大麥蟲抗病能力。丙酮酸則起到預(yù)防大麥蟲慢性炎癥疾病等作用[13] ○

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