题目：拟黑多刺蚁PAH基因和TPH基因cDNA测序、mRNA表达及相关性研究

芳香族氨基酸羟化酶 (AAAH) 对芳香族氨基酸代谢具有重要的生理作用。芳香族氨基酸羟化酶家族包括苯丙氨酸经化酶 (PAH)、色氨酸羟化酶 (TPH) 和酪氨酸羟化酶 (TH)。苯丙氨酸羟化酶广泛分布于动物、植物和微生物中，是苯丙氨酸代谢的关键酶和限速酶，催化L-苯丙氨酸转变成L-酪氨酸，是哺乳动物体内苯丙氨酸正常分解代谢唯一途径的限速步骤。人类PAH基因与重要代谢疾病苯丙酮尿症密切相关。在昆虫中，果蝇PAH基因与表皮硬化、眼色素合成以及神经活动有关，埃及伊蚊PAH基因与防御免疫黑化有关。拟黑多刺蚁作为社会性昆虫模式生物的代表，研究PAH基因，有助于阐明苯丙氨酸代谢在拟黑多刺蚁生命活动中承担的生理作用和生物学功能，对进一步研究拟黑多刺蚁的经济价值和药用价值具有重要的意义，同时，对人类苯丙酮尿症 (Phenylketonuria，PKU)病的治疗也具有参考价值。
色氨酸羟化酶是5-羟色胺 (5-HT) 合成的限速酶和关键酶，其活性的高低直接决定着神经元内5-HT的含量，色氨酸羟化酶是确定5-HT能神经元的最好标志。5-HT广泛存在于脊椎动物和无脊椎动物的神经系统，参与多种行为和发育的调节。临床上，TPH基因的多态性伴随多种心理障碍疾病。昆虫中，关于TPH基因的研究报道很少，仅果蝇中有相关研究。拟黑多刺蚁作为社会性动物的模式昆虫，研究PvTPH不仅是了解拟黑多刺蚁中5-HT神经递质系统及其作用方式的必要内容，对其它昆虫5-HT递质系统的研究也具有重要的价值。
拟黑多刺蚁Polyrhachis vicina Roger隶属膜翅目 (Hymenoptera)，蚁科 (Formicidae)，多刺蚁属 (Polyrhachis)，是典型的社会性昆虫。该种昆虫具有独特的品级分化、行为复杂、分工明确等社会性特征，是研究昆虫发育及行为调控机制方面的很好材料。
基于上述理由，本论文对拟黑多刺蚁中苯丙氨酸羟化酶基因(PvPAH)和色氨酸羟化酶基因(PvTPH)进行了克隆、表达及发育相关性研究，主要结果如下：
    1. 拟黑多刺蚁苯丙氨酸羟化酶基因全长为1670 bp，编码区长1344 bp，共编码447个氨基酸。5′-UTR为87 bp，3′-UTR为239 bp。将获得的核酸序列命名为PvPAH，上传至GenBank，得到的序列号为JQ 782583。
2. 拟黑多刺蚁色氨酸羟化酶基因全长为1956 bp，编码区长1620 bp，编码539个氨基酸。其中5′-UTR为108 bp，3′-UTR为228 bp。将获得的核酸序列命名为PvTPH，上传至GenBank，得到的序列号为KC 600559。
3. PvPAH经生物信息学分析，得出相对分子量为51237.0 Da，理论等电点pI=6.12，没有信号肽，属于亲水性的非分泌型蛋白；该蛋白具有芳香族氨基酸羟化酶家族所特有的生物喋呤依赖氨基酸羟化酶位点；该蛋白的二级结构是mix型；与该蛋白三级结构最匹配的模板是DIMER (2.00A)；该蛋白与意大利蜂同源性相似度高达87%，与其他昆虫的序列相似度高达75%，与脊椎动物的序列相似度达到60%；该蛋白的分子进化关系与物种进化基本保持一致。 
4. PvTPH经生物信息学分析，得出相对分子量为61590.3 Da，理论等电点pI=5.33，没有发现信号肽，也属于亲水性的非分泌型蛋白；该蛋白属于ATC结构域的非血红素铁离子依赖的芳香族氨基酸羟化酶家族，有生物喋呤依赖的氨基酸羟化酶位点；该蛋白的二级结构为mix型；与其最匹配的三级结构模板是MONOMER (1.71A)；该蛋白的同源性与意大利蜂相似度高达88%，与其他昆虫的序列相似度高达70%，与脊椎动物的序列相似度达到60%；该蛋白的分子进化关系与物种进化也基本保持一致。
5. 运用RQ-PCR技术研究PvPAH mRNA的定量表达，结果表明：该基因在拟黑多刺蚁各个发育阶段和各个品级中均有表达，但表达量有着明显的差异。推测是因为苯丙氨酸羟化酶是合成黑色素的关键酶，而黑色素在昆虫免疫防御机制中扮演着重要的角色。从卵期到成体，随着个体体积的增加，表皮中黑色素的合成量增多，所以苯丙氨酸羟化酶基因的表达量增加。在成体中，推测工蚁复杂的社会分工与防御机制有关，因此，它的表达量最高。
6. 色氨酸羟化酶是合成5-羟色胺的关键酶，5-羟色胺是重要的神经递质，参与动物的学习记忆行为。运用RQ-PCR技术研究PvTPH mRNA的定量表达，结果表明：从卵期到三龄幼虫期，该基因的表达量呈现递增趋势，推测与神经组织的发育有关；到四龄幼虫期表达量降低，可能是由于该时期神经发育基本完成；在蛹期突然急剧增加，推测是因为完全变态昆虫在蛹期发生中枢神经系统的重建；在成虫中，工蚁的表达量最高，其次是雄蚁，推测与工蚁复杂的行为活动有关，雄蚁在求偶过程中需要更多的视觉信息和空间辨别能力，因此雄蚁中PvTPH mRNA的表达量比雌蚁高。