中草藥飼喂對大麥蟲基因表達的影響

關鍵詞中草藥添加劑；大麥蟲；生命力；基因表達；功能分析

中圖分類號 S899 文獻標識碼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（資源服務）標識碼（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資源昆蟲，原產于南非及中非，我國從東南亞地區引入國內。與50年代引進我國的黃粉蟲TenebriomolitorL.相比，大麥蟲個體更大，產量更高[2]，具有多方面優勢，已成為我國重要的資源昆蟲。大麥蟲的作用十分廣泛，既可作為科研試驗材料用于生理生化研究[3]，同時含有豐富的蛋白質、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，在生態環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，如何繁育出大量優質的大麥蟲成為社會之急需。

大麥蟲發育速度很快，在生長過程中通常要歷經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，仍會出現大麥蟲因染病而大面積死亡的現象[9] 。

中草藥具有抗菌、安全無害、無抗藥性、無藥物殘留、無毒副作用等優點，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中相關基因表達量的研究表明，中草藥添加劑可以提高不同品種生長育肥豬肉質。

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行飼喂，通過轉錄組測序的方法，挖掘出食用添加中草藥的飼料后大麥蟲生命力相關的差異表達基因，并對其功能進行預測分析，為后續提高大麥蟲生命力的營養調控提供理論支撐。

1材料與方法

1.1供試昆蟲及處理選取600 只2齡健康、大小一致的大麥蟲作為試驗昆蟲，隨機分為中草藥組和對照組，每組3個重復，每個重復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，從試驗開始添加直至試驗結束。

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（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（型號5427R）

1.4cDNA文庫構建和轉錄組測序大麥蟲對照（飼糧）組和中草藥添加組的轉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。每個處理組均包含3個生物學重復，共構建6個cDNA文庫。測序數據經過濾及序列質量評估后，利用Trinity軟件對clean data進行序列拼接與組裝，獲得unigene。

1.5差異表達基因分析及注釋利用R包edgeR進行差異表達分析。 ，且IFoldChange 的基因認為是差異表達基因，將篩選到的差異表達基因利用BLAST軟件在GO和KEGG數據庫上進行注釋與富集分析。

2 結果與分析

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

2.2對比結果統計由表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位置的比對效率為 3 3 . 9 1 % ～ 4 0 . 0 3 % 。

2.3基因表達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數分別是32506617與33772433個。由圖1可知，各樣本的FPKM值主要集中在0.1＼～1.0，且每個樣本基因表達量的總體分布大致相同。

2.4差異表達基因篩選基因顯著差異表達的條件為差異表達倍數 ，且|FoldChange 。表明共挖掘出4478個顯著差異表達基因，包括2018個上調基因和2460個下調基因（圖2）。

2.5差異表達基因功能注釋結果通過比對共注釋到3222個差異表達基因，其中在GO功能數據庫中注釋到的差異表達基因數目為2820個，在KEGG功能數據庫中注釋到的差異表達基因數目為1644個。

2.6差異表達基因的GO功能分析對差異表達基因進行GO注釋，將GO注釋對應的上調表達基因與下調表達基因分別進行富集分析，按照 Q lt; 0 . 0 5 ，富集特征EnrichDirect為Over篩選出顯著性富集結果。

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

2.7差異表達基因的KEGG通路富集結果對差異表達基因進行KEGG注釋，將KEGG注釋的map號對應的上調表達基因與下調表達基因分別進行富集分析，按照 Q lt; 0 . 0 5 ，富集特征EnrichDirect為Over篩選出顯著性富集結果。

通過差異表達基因KEGG富集分析結果可知，處理組相較于對照組，表達上調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；表達下調基因則集中于RNA 轉運（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又有下調基因，如剪接體（Spliceosome）、蛋白酶體（Proteasome）、外泌體（Exosome）等，這些是作用比較復雜、協同的代謝通路（表6、7）。

3結論與討論

3.1結論飼糧中加入中藥添加劑后，對照組和處理組差異表達基因共有4478個，其中2018個上調基因和2460個下調基因。

從差異表達基因GO功能、KEGG功能分類注釋結果看，幾丁質結合與代謝、丙酮酸代謝等顯著富集基因都與提高生命力相關。

3.2討論該試驗發現，飼喂中草藥能夠顯著提升大麥蟲的生命力，因此希望通過轉錄組測序結果篩選出參與大麥蟲生命力提升的相關基因。高質量測序結果的準確性依賴于堿基質量值和測序獲得reads的數量和質量。該試驗中，所有樣本堿基質量值Q30均 ≥ 9 0 . 8 7 % ，平均每個樣本得到reads數量為48209986個，說明所選處理樣品能夠滿足后續分析要求。結合GO功能數據庫、KEGG數據庫進行比對，發現與生命力性狀相關的分類，如幾丁質結合與代謝、丙酮酸代謝等，幾丁質又稱甲殼素，是昆蟲外殼的重要組分，能讓大麥蟲外殼更加結實可靠，而且幾丁質可活化修復細胞功能、提高大麥蟲抗病能力。丙酮酸則起到預防大麥蟲慢性炎癥疾病等作用[13] ○

參考文獻

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