摘要: 【目的】本研究致力于构建一种能够在家蚕Bombyx mori细胞水平稳定表达的简单基础启动子,从而更准确地反映单一转录调控元件对基因启动子活性的影响,为研究家蚕乃至其他昆虫的基因转录调控奠定基础。【方法】本研究在本课题组已报道的能在家蚕细胞中稳定表达且基本不含上游转录调控元件的BmVgP78M启动子的基础上,通过PCR技术在其上游添加一定长度的间隔序列和能够应答20-羟基蜕皮激素(20E)且增强启动子活性的BrC-Z2转录因子结合基序(BrC-Z2 element, BrC-Z2E);通过基因克隆技术构建细胞转染载体;通过细胞转染技术和双荧光素酶报告基因系统检测启动子活性的变化。【结果】通过在BmVgP78M启动子上游添加28 bp间隔序列,成功构建了一个简单基础启动子,命名为VgP78ML,并证明其为可用于研究目标转录调控元件的简单基础启动子。经实验验证表明,该简单基础启动子不仅可以在家蚕细胞中稳定表达,且其本身活性不受20E及转录因子BrC-Z2的影响;当该启动子上游连接BrC-Z2E时,可以显著地应答20E及BrC-Z2转录因子,从而调控报告基因的表达。【结论】VgP78ML能够作为简单基础启动子应用于细胞水平对家蚕基因转录调控进行研究。同时,其构建方法也为其他物种构建研究转录调控的简单基础启动子提供了参考。

摘要: 【目的】Toll信号通路是昆虫中重要的免疫信号通路,其中Toll受体在保持Toll通路的正常免疫应答、抵抗外源病原体中起到关键的作用。本研究旨在探究肽聚糖和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus对家蚕Bombyx mori Toll受体基因BmToll9-1和BmToll9-2表达的影响。【方法】将革兰氏阳性菌细胞壁主要成分肽聚糖和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌分别注射感染家蚕5龄第1天幼虫,诱导其发生免疫反应;采用实时荧光定量PCR分析注射后不同感染时间点BmToll9-2和BmToll9-1基因在家蚕幼虫中肠、表皮、脂肪体和丝腺中的相对表达水平。【结果】往家蚕5龄幼虫中注射肽聚糖或金黄色葡萄球菌后,BmToll9-2基因出现了时间和组织的差异性表达。注射肽聚糖和金黄色葡萄球菌均能诱导5龄幼虫中肠BmToll9-2基因的表达上调,注射肽聚糖和金黄色葡萄球菌分别在3和6 h时对基因表达的诱导效果最好,且注射金黄色葡萄球菌比注射肽聚糖对基因表达的诱导效果更好。注射金黄色葡萄球菌能引起5龄幼虫表皮、脂肪体和丝腺中BmToll9-2基因的表达上调,分别于注射后24, 6和24 h时诱导效果最好。注射金黄色葡萄球菌亦能诱导同源的BmToll9-1基因的上调表达。【结论】家蚕幼虫BmToll9基因在肽聚糖或金黄色葡萄球菌注射处理后均能在不同组织中发生上调表达,推测BmToll9基因参与了家蚕对肽聚糖和金黄色葡萄球菌的免疫反应。

摘要: 【目的】探讨家蚕Bombyx mori的潜在驯化基因——转录因子ZnF-706在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫进化过程及家蚕驯化过程中的分子进化格局;并基于CRISPR/Cas9家蚕基因组编辑平台,探讨ZnF-706基因在家蚕中的功能。【方法】首先分析了家蚕ZnF-706序列特征,并利用已发表芯片数据调研该基因在家蚕幼虫组织中的表达格局;利用Phylogenetic Analysis byMaximum Likelihood (PAML)分支检验方法,分析该基因在鳞翅目不同类群中的分子进化格局。基于已发表的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对ZnF-706进行基因区域人工选择信号分析;对ZnF-706基因上游2 kb的调控区域进行单核苷酸多态性位点频率检测,发掘在家蚕群体中固定下来的突变位点;针对突变位点所在区域进行转录因子结合活性预测。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ZnF-706基因,获得纯和突变体;以野生型家蚕为对照,检测突变体的茧重及蛹重变化。【结果】家蚕ZnF-706的编码蛋白具有典型的锌指蛋白结构域。ZnF-706在家蚕5龄第3天幼虫各组织中广泛表达,尤其表皮、脂肪体和生殖腺中有很高的表达量;该基因在鳞翅目、蚕蛾总科(Bombycoidea)及天蚕Antherea yamamai 3个分支中均呈现快速进化信号,在家蚕中有强烈的人工选择信号。该基因所在基因组区域的家蚕-野桑蚕种群分歧度参数Fst明显升高,家蚕群体中的群体多样性π明显降低,表明它位于一个选择扫荡区域内;该基因在家蚕-野桑蚕中的9个SNP位点存在于上游调控区,并位于转录因子结合活性区域内。该基因的纯合家蚕突变体ΔZn F-706生存力减弱,并且茧重以及蛹重与野生型家蚕相比都显著降低。但与黑腹果蝇Drosophila melanogaster中不同的是,家蚕中该基因的突变并不致死。【结论】ZnF-706可能在鳞翅目尤其是泌丝昆虫中进化,并在家蚕驯化过程中受到选择压力,提示其对于特征性状茧丝的变异可能发挥作用。该基因可能通过对丝蛋白基因的直接调控,或通过影响家蚕的生长发育而间接地影响茧丝性状。本研究不仅为探究家养动物人工选择机制提供了来自昆虫类材料的独有证据,也为后续深入开展家蚕重要经济性状的转录调控研究提供线索。

摘要: 【目的】为研究饲料对不同家蚕Bombyx mori品种肠道微生物菌群的影响。【方法】以筛选到的家蚕广食性品种GS和普通品种1015为研究对象,收集从收蚁开始分别饲育桑叶(GS. m和C1015. m组)和人工饲料(GS. b组)至4龄盛时期的家蚕肠道样本,采用高通量测序的方法对其肠道微生物16S r DNA的V3-V4区进行测序分析,比较它们之间肠道微生物的差异。【结果】在门水平上,所测家蚕肠道样本的优势菌为厚壁菌门(Firmicutes)和变形杆菌门(Proteobacteria);在科水平上,所测样本主要优势菌为明串珠菌科(Leuconostocaceae)、乳酸杆菌科(Lactobacillaceae)、肠杆菌科(Enterobacteriaceae)等;在属水平上,所测样本主要的优势菌为魏斯氏属Weissella、乳酸菌属Lactobacillus、布赫纳氏菌属Buchnera、甲基杆菌属Methylobacterium、叶瘤菌属Phyllobacterium、肠球菌属Enterococcus和脆弱拟杆菌属Bacteroides等。家蚕品种GS经桑叶和人工饲料饲育后,甲基杆菌属Methylobacterium、布赫纳氏菌属Buchnera等菌属仅在桑叶饲育的GS肠道内出现,而魏斯氏菌Weissella、短芽孢杆菌属Brevibacillus等菌属只在人工饲料饲育的GS肠道内出现。同是桑叶饲育的家蚕品种GS和1015,其肠道内相同的优势菌有叶瘤菌属Phyllobacterium、脆弱拟杆菌属Bacteroides、不动细菌属Acinetobacter等。相较于广食性蚕品种GS的肠道菌群,肠球菌属Enterococcus、草螺菌属Herbaspirillum、丝硫菌属Thiothrix等菌属仅在普通蚕品种1015肠道中被检测到。GS. b组家蚕肠道细菌的物种多样性低于GS. m和C1015. m。GS. m肠道中丰度差异显著性最高的菌群为变形菌门(Proteobacteria),GS. b肠道中丰度差异显著性最高的菌群为杆菌纲(Bacilli)和乳杆菌目(Lactobacillales),而C1015. m肠道中丰度差异显著性最高的菌群为粪肠球菌属Enterococcus和肠球菌科(Enterococcaceae)。【结论】经桑叶饲育的不同蚕品种(GS和1015)的肠道微生物比人工饲料饲育的家蚕肠道微生物更趋于一致;经桑叶饲育的广食性家蚕肠道微生物物种多样性较高于经人工饲料饲育的广食性家蚕。

摘要: 滞育是昆虫为躲避不良生存环境而进化出的一种个体发育停滞的生存策略和状态,家蚕Bombyx mori滞育发生于胚胎发育早期,为卵滞育型。家蚕胚胎滞育是由咽下神经节分泌的滞育激素作用于卵巢,通过卵巢细胞膜上的滞育激素受体介导,引发卵内一系列物质代谢变化而引发的发育事件。本文综述了家蚕滞育激素的发现及其结构与功能,以及滞育激素受体的基因克隆与表达、信号转导与机理等研究概况,并展望了其研究前景,以期推进家蚕胚胎滞育诱导、阻止和解除全过程的分子机理研究,并为进一步利用家蚕胚胎滞育进行传统养蚕业的技术提升等提供理论依据。