摘要: 【目的】明确基于电穿孔的基因功能分析方法在家蚕Bombyx mori活体内的应用实效。【方法】针对调控家蚕幼虫体表斑纹黑色素合成的靶基因Wnt1 (Wingless),人工合成特异性siRNA,向4龄第3天家蚕幼虫注射Wnt1 siRNA并进行电穿孔作为处理组(ERFA-RNAi),以注射Wnt1 siRNA但未进行电穿孔的幼虫作为阴性对照组(negative control, NC),解剖5龄幼虫斑纹区的表皮,用实时定量RT-PCR测定表皮中Wnt1的相对表达量,验证电穿孔介导的RNAi效果。带有增强型绿色荧光蛋白报告基因EGFP和红色荧光蛋白报告基因DsRed2表达元件的转座子载体pPIG-A3GR,通过电穿孔导入家蚕2龄幼虫;正常饲养72 h后,用荧光体视显微镜观察幼虫中EGFP和DsRed2的表达,验证当世代家蚕的嵌合体转基因。【结果】家蚕4龄第3天幼虫中导入Wnt1的特异性siRNA后,5龄幼虫体表特定部位斑纹的形成明显受到抑制,实时定量RT-PCR分析表明5龄幼虫表皮中Wnt1的表达水平显著降低。嵌合体转基因家蚕的阳性率达56.60%,并且两个荧光报告基因EGFP和DsRed2在幼虫、蛹及成虫期持续表达。【结论】电穿孔技术可快捷、高效地向家蚕活体内导入外源RNA或DNA,是家蚕乃至其他昆虫基因功能解析的有效方法。

摘要: 【目的】琥珀蚕Antheraea assama具有典型的野蚕特征,蚕卵孵化不齐,严重影响琥珀蚕的室内规模化饲养。本研究旨在探究对琥珀蚕卵孵化起关键作用的孵化酶(hatching enzyme)基因及其启动子序列特征,为进一步选择合适的抑制剂或促进剂调节琥珀蚕卵的孵化奠定基础。【方法】采用RACE技术克隆琥珀蚕孵化酶基因的cDNA全长序列,对基因序列进行生物信息学分析;采用qRT-PCR检测琥珀蚕孵化酶基因在琥珀蚕不同发育天数卵中及5龄第3和4天幼虫不同组织(丝腺、马氏管、头、中肠、脂肪体、表皮、血液、精巢和卵巢)中的表达情况;采用染色体步移克隆琥珀蚕孵化酶基因的启动子序列,构建昆虫细胞重组表达载体转染家蚕Bombyx mori BmN细胞,检测琥珀蚕孵化酶基因启动子活性。【结果】获得了琥珀蚕孵化酶基因AaHE(GenBank登录号:KT336227.1)全长cDNA序列,长993 bp,编码294个氨基酸,预测蛋白质分子质量为33.7 kD,理论等电点为5.17。AaHE氨基酸序列含有一个信号肽和一个ZnMc结构域,AaHE是一种含有HExxH锌结合位点的锌依赖性蛋白水解酶,该类酶既是肽酶,同时又是一种消化酶。AaHE在琥珀蚕孵化前的卵及5龄幼虫中肠中特异性高表达,分别与AaHE的肽酶和消化酶的属性相吻合。AaHE启动子核心区存在多个转录因子结合位点,这可能与转录因子参与调节AaHE的表达有关。启动子活性分析表明,AaHE启动子在家蚕BmN细胞中能够启动EGFP基因的表达,具有明显的启动子活性。【结论】AaHE是锌依赖性蛋白水解酶,其启动子核心区存在多个转录因子结合位点。本研究为选择合适的抑制剂或促进剂调节琥珀蚕卵的孵化率提供了参考。

摘要: 【目的】昆虫鞣化激素(Bursicon)是由神经系统分泌的一种异源二聚体神经肽,对昆虫表皮鞣化、翅展等功能具有调控作用。本研究旨在探究鞣化激素基因与家蚕Bombyx mori翅发育及对繁殖力相关基因的关系,明确其对翅展和繁殖力的调控作用。【方法】采用RNAi技术,分别注射Bursicon基因的dsRNA(dsBmBurs-α, dsBmBurs-β和dsBmBurs-α+dsBmBurs-β)到家蚕1日龄蛹,以注射dsGFP为对照。观察RNAi后家蚕表型,并计算家蚕单雌产卵量;利用实时定量PCR技术检测Bursicon基因RNAi后家蚕羽化后24 h成虫中翅发育相关基因(BmWg,BmFt,BmFj和BmDs)和RNAi 48和72 h后家蚕蛹中繁殖相关基因(卵黄原蛋白基因BmVg和卵黄原蛋白受体基因BmVgR)的表达水平。【结果】家蚕Bursicon基因被RNAi后,羽化后24 h的家蚕翅不能正常伸展,dsBmBurs-α,dsBmBurs-β和dsBmBurs-α+dsBmBurs-β处理组的翅畸形率分别为93.33%, 96.67%和96.43%;平均单雌产卵量分别为312.67, 332.00和284.00粒,显著低于对照组(406.00粒)。RNAi干扰Bursicon基因后,家蚕Bursicon基因BmBurs-α和BmBurs-β表达量显著下调,其相关基因BmWg,BmFt,BmFj,BmDs,BmVg和BmVgR的表达水平均显著低于对照组。【结论】鞣化激素基因参与调节家蚕翅发育相关基因的转录水平来调控翅展。同时,它们还可以参与调节繁殖相关基因BmVg和BmVgR的表达,从而影响家蚕的繁殖。

摘要: 【目的】表皮蛋白(cuticular proteins,CPs)种类丰富,在昆虫生长发育中起着重要作用。本研究旨在丰富柞蚕Antheraea pernyi体内所含表皮蛋白的类型,探讨不同发育阶段表皮蛋白基因的表达规律。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫表皮组织中克隆得到两个表皮蛋白基因,并进行生物信息学分析及系统进化分析;半定量RT-PCR检测该基因在柞蚕胚胎发育期的表达规律及在幼虫各组织中的表达分布;实时荧光定量PCR(qPCR)分析该基因在柞蚕不同发育时期及3龄幼虫RNAi后的表达量变化。【结果】克隆获得两个柞蚕表皮蛋白基因并分别命名为ApCP12和ApCP23,GenBank登录号分别为MF318874和MF318875。生物信息学分析表明,ApCP12基因长度为690 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)长336 bp,编码111个氨基酸,推测得到的蛋白质分子量为12 kD;ApCP23长度为1 243 bp,ORF长度为594 bp,编码197个氨基酸,相对分子质量为23 kD。两种蛋白都具有RR-1亚族的保守基序,与RR-2亚族表皮蛋白聚类分析位于不同分支。组织特异性表明,ApCP12基因在柞蚕幼虫各组织中的分布比ApCP23更为广泛。柞蚕不同发育时期中,ApCP12在胚胎发育期表达量逐渐升高;幼虫眠起3 d内相对于眠期,ApCP12的表达量最高增加了约3倍,而ApCP23的表达量增加了13倍;蛹黑化时期,ApCP12的表达量高于ApCP23;羽化前期,基因的表达量无明显变化,直至羽化前1 d,ApCP12和ApCP23的表达量相对于注射蜕皮激素第1天分别增加了3.5和3倍。RNAi处理后,3龄幼虫体内ApCP12的表达量下降了5倍,ApCP23的表达量降低了3倍。【结论】结果提示,RR-1亚族的这两种柞蚕表皮蛋白参与了柞蚕不同发育阶段幼虫表皮、蛹皮、成虫表皮的构建,与柞蚕生长发育的整个生命周期关系密切。

摘要: 【目的】雌激素雌二醇(E_2)在脊椎动物中通过雌激素受体(ER)调节脊椎动物的生长发育和繁殖。昆虫中并没有ER,但有研究显示某些昆虫能对E_2产生一定的应答。本研究在明确E_2能影响家蚕Bombyx mori卵黄原蛋白基因(BmVg)表达的前提下,分析其对这一基因表达的调控机制。【方法】取BmVg高量表达时的家蚕雌性幼虫(上蔟后60 h)脂肪体,用不同浓度(0.001,0.05,0.5,5和50 nmol/L)E_2处理后,通过qRT-PCR检测BmVg表达的变化,分析家蚕对E_2的应答;克隆家蚕蜕皮激素受体基因(BmEcRB1),构建原核表达载体,表达并纯化BmEcRB1蛋白后与E_2体外孵育,通过微量热泳动仪(MST)分析E_2与BmEcRB1的结合情况。【结果】不同浓度E_2均显著抑制离体培养的雌蚕脂肪体中BmVg基因的表达。MST实验证实,E_2与BmEcRB1具有一定的亲和力,解离常数(Kd)为77.8±22μmol/L。【结论】结果说明,E_2对BmVg表达的影响是通过与蜕皮激素(20E)竞争性结合BmEcRB1实现的。