家蚕基因组生物学国家重点实验室转基因家蚕安全检测取得重要进展

正转基因技术是进行品种改良的有力工具,西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室已经制备出高抗病毒的转基因家蚕品系。导入性状的遗传稳定性对转基因家蚕的应用推广具有重要影响,同时也是转基因安全检测的重要内容之一。制备转基因家蚕主要利用piggyBac转座子,外源性和内源性的piggyBac转座酶都可能影响转基因家蚕的遗传稳定性。作为唯一的驯化昆虫,家蚕在室内饲养,几乎不可能获得外源转座酶;但家蚕体内的部分piggyBac类似元件可能具有转座酶活性,对转基因家蚕的遗传稳     

表达Ⅰ型类人胶原蛋白和脯氨酰4-羟化酶α-蛋白的转基因家蚕品系构建

家蚕丝腺具有高效合成与分泌蚕丝蛋白质的能力,探究利用转基因方法开发家蚕丝腺为生物反应器生产高附加值外源蛋白质的技术途径。将Ⅰ型类人胶原蛋白基因(HCool-Ⅰ)和胶原蛋白羟基化修饰所必需的脯氨酰4-羟化酶α-亚基基因(BmP 4Hα)通过piggyB ac转座子及显微注射方法,同时转入家蚕早期胚胎,在丝素轻链基因fib-L启动子驱动下转入的2个外源基因在家蚕幼虫后部丝腺获得表达。利用反向PCR和生物信息学等方法鉴定、分析转基因家蚕基因组中有19个外源piggyB ac的整合位点,分别位于基因的外显子区域、内含子区域和基因间区,可定位至家蚕的15条染色体上。实时荧光定量PCR检测不同整合位点的转基因家蚕品系幼虫后部丝腺中HCool-Ⅰ基因mRNA转录量存在极显著差异,转录量最高和最低的品系间相差23倍左右;转基因家蚕后部丝腺中BmP 4Hα基因mRNA的转录量比野生型家蚕高出2万多倍。利用SDS-PAGE检测转基因家蚕G3代5龄5 d幼虫的后部丝腺总蛋白质在55 kD和64 kD处分别存在特异性蛋白条带,表明BmP 4Hα和HCool-Ⅰ蛋白已在G3代转基因家蚕丝腺中获得表达。     

基于PCR的转基因家蚕快速识别方法

在转基因家蚕的制作方法中,基于piggyBac转座子的显微注射法是当前最常用和最有效的方法。通过piggyBac转座子方法获得的家蚕,由于其以随机方式切出和转座的特征,所获得家蚕的转入位置往往带有随机性,不可人为预测和控制。利用转基因插入位置的随机性,配合转入的目的基因序列识别,建立了家蚕指纹识别方法。该方法快捷方便,可用于转基因家蚕品种繁育过程中的品系识别和转基因家蚕知识产权的举证手段。     

家蚕精子介导转基因技术体系的优化

为了构建高效的家蚕转基因技术,对采用piggyBac转座载体的家蚕精子介导转基因的主要技术参数进行优化,结果表明外源DNA的稀释剂和注射方式对导入效率影响较大,G0代未整合的外源DNA在5龄期前基本被降解破坏。推荐的家蚕精子介导基因转移技术方案为:处女蛾交尾囊注射6～8μL以0.1×TE稀释的2 g/Lpig-gyBac转座子载体DNA后正常交配产卵,根据G0代5龄期及蛾期PCR检测标记基因为阳性的蛾区自交,G1代阳性个体自交以获得纯合后代。     

利用转基因家蚕在蚕丝中表达重组人表皮生长因子

人表皮生长因子(human epidermal growth factor,hEGF)具有刺激细胞增殖的强大能力,是伤口愈合的关键因子.利用转基因技术,在家蚕后部丝腺利用丝素轻链基因(fibroin light chain,FibL)启动子驱动FibL-hEGF融合蛋白的表达.借助piggyBac转座子将FibL-hEGF融合基因导入到家蚕基因组,利用荧光检测总共获得8个转基因阳性卵圈,转基因阳性率为36.36％.PCR和反向PCR检测证明外源融合基因FibL-hEGF已被成功整合到家蚕基因组中,且随机插入到家蚕染色体的5个位点.Western blotting检测表明FibL-hEGF融合蛋白在家蚕后部丝腺中表达且成功分泌到蚕茧中,进一步证实了转基因家蚕的产生.本研究中利用piggyBac转座子介导的转基因技术成功获得了转基因家蚕并得到重组hEGF蚕丝,该蚕丝可用于制造伤口敷料.     

哺乳动物转基因载体——piggyBac转座子

piggyBac转座子具有识别位点特异性5'-TTAA-3',剪切和插入都不留下印迹,且高效转座。基于piggyBac转座子的特性,借助载体系统,已应用于哺乳动物转基因的研究。此外,piggyBac转座子还应用于基因诱导突变和基因治疗等领域。RNAi技术作为基因功能研究的一个工具,在应用于克服畜牧业中家畜的生产繁殖障碍等方面已取得一定研究成果。本文对piggyBac转座子的结构和特性、转座机制及影响因素和在动物中应用等方面进行总结,为RNAi技术借助piggyBac转座子用于哺乳动物转基因提供理论依据。     

人脑源性神经营养因子基因(hBDNF)在转基因家蚕丝腺中的特异表达

家蚕丝腺具有强大合成与分泌蛋白质的能力,利用其作为生物反应器生产高附加值外源蛋白有着广阔的市场前景。以人血白细胞基因组DNA为模板,扩增并克隆了人脑源性神经营养因子基因(hBDNF)核苷酸序列。序列分析表明,克隆的hBDNF核苷酸序列与已发表序列(GenBank登录号:NM_170735)的同源性为100%。随后采用家蚕丝胶基因(Ser1)启动子,以增强型绿色荧光蛋白(EGFP)为筛选标记,将hBDNF构建到piggyBac转座表达载体并注射入家蚕早期胚胎,在G1代筛选获得了54头转基因阳性个体。经分子检测证实,hBDNF已整合到家蚕基因组并在丝腺有较高水平的特异表达。     

A3启动子缺陷piggyBac转座子在家蚕中的转基因研究

构建了A3启动子缺陷piggyBac转座质粒,以增强型绿色荧光蛋白基因EGFP为标记基因对家蚕品种N is-tari进行转基因实验,发现其具有较高的表达EGFP的转化效率,G0代中EGFP阳性蛾区检出占总注射蚕卵的比率达0.618%,且EGFP的表达呈组织特异性。PCR实验分析也证实了标记基因的成功导入。该实验中标记基因及转基因阳性个体均易于检出,为启动子缺陷转基因方法在家蚕组织特异性启动子筛选研究上的应用奠定了基础。     

昆虫转座子及在家蚕中的应用

概述了近年来广泛应用于昆虫的若干转座子及其基本构造和应用;着重讨论了piggyBac转座子的构造和转座机制及所作成的转基因昆虫种类及标记基因:同时列举了在家蚕转基因中的实例.     

转基因动物细胞中外源基因整合位点的分析

旨在通过测定转基因动物中外源基因在宿主染色体上的整合位点来阐述外源基因的整合机制及对该过程中出现的有关问题进行讨论。本研究以MYF6(Myogenic factor 6)转基因小鼠及FAT-1转基因牛为试验材料,采用TAIL-PCR(热不对称交互式PCR)、hiT AIL-PCR(高效热不对称交互式PCR)及本试验室改进的hiT AIL-PCR法,对转基因动物进行了外源基因的整合位点的检测及测序分析。本研究检测到3个MYF6转基因小鼠和一个FAT-1转基因牛的外源基因插入到染色体上的片段,还获得了大量的未能整合到染色体上的PCR片段。通过对以上片段的测序分析,我们发现重组质粒并不一定是在酶切位点断裂,重组质粒可以发生随机断裂,首尾相连等,外源基因整合如宿主染色体,可以同源重组的方式进行整合,也可以进行随机插入。同时,发现并分析了在转基因动物检测中可能存在的问题。通过对外源基因在转基因动物体内整合位点的分析,能够明确转基因动物的遗传背景,能够为转基因动物的生产提供帮助。     

基于piggyBac转座子转hGM-CSF基因家蚕的研究

将由家蚕核型多角体病毒IE-1基因启动子控制下的hGM-CSF基因克隆到p igA3GFP载体中,构建了家蚕转基因载体p igA3GFP[IE-GMCSF],利用压力渗透法和精子介导法将其与辅助质粒helper p igA3一起导入家蚕蚕卵,获得产生绿色荧光的家蚕,次代产生荧光蚕的比例分别为0.17%,0.15%。将次代荧光蚕与正常蚕交配后代(G1)的荧光蚕个体再相互杂交,连续进行多代选育,获得了稳定遗传的转hGM-CSF基因家蚕品系。     

BmLSP基因启动子驱动DsRed在转基因家蚕中的表达分析

家蚕幼虫血清蛋白(BmLSP)是由脂肪体细胞合成的一种贮藏蛋白,是研究家蚕幼虫期发育调控的理想靶标。基于家蚕基因组数据,克隆了BmLSP基因5'端侧翼区～1.6 kb的调控序列,构建成以红色荧光蛋白基因DsRed为报告基因的pig-gyBac表达载体并进行转基因注射,在个体水平上验证该启动子的特性。结果表明:BmLSP-DsRed表达框以单拷贝形式整合至家蚕基因组;DsRed在转基因家蚕脂肪体中特异转录表达,其时期表达特征与BmLSP基因基本一致,随发育阶段的不同呈现有规律的变化,即幼虫期表达,但1龄、2龄眠期不表达,3龄、4龄眠期有微弱表达,上蔟后表达量逐渐降低直至化蛾阶段消失。提示BmLSP可能通过其启动子区的特异元件受激素的精确调控而行使功能。     

家蚕、桑叶粗提物降血糖的作用效果

为进一步开发高效、多剂型的蚕、桑降血糖制剂,研究了不同品种的家蚕和桑叶粗提物降血糖的体外和体内实验效果。结果表明:家蚕提取物的降血糖效果明显优于桑叶粗提物;蚕品种间存在差异,桑品种间差异显著。灌胃家蚕和桑叶粗提物4周后的动物,其餐后血糖值分别降低了33.48%和24.24%。对不同蚕、桑品种降血糖差异的作用机理进行了探讨。     

家蚕耐氟性遗传育种研究进展

家蚕的耐氟性不仅随其龄期、世代的不同有差异,也与其品种的不同和健康性有关,其耐氟性主要由微效多基因的加性效应控制或耐氟显性主效基因控制,选用耐氟性强的品种作亲本,结合耐氟性与其他经济性状的相关性,运用科学的遗传育种方法选育出高耐氟性家蚕新品种,是解决氟化物对蚕业生产危害的方法之一.本文综述了家蚕耐氟性遗传育种的研究进展.     

piggyBac转座子应用研究进展

piggyBac转座子是来源于鳞翅目昆虫粉纹夜蛾(Trichoplusia ni)的DNA型转座子。目前piggyBac转座子已成为在昆虫中应用最广泛的转座子之一。近年来国内外研究者更将其应用领域拓宽到了鱼类,寄生虫和哺乳动物等转基因研究中。随着对piggyBac转座子功能和分布的深入认识,piggyBac转座子将更多应用于基因功能研究,基因治疗,转座子介导的细胞系基因诱变及基因工程蛋白表达等基础研究和应用研究中。     

适用于实用家蚕品种转基因的蚕卵滞育解除方法

实用家蚕品种转基因是利用分子靶标实现家蚕品种改良与创新的最直接和有效手段,建立高效的适合于转基因显微注射的蚕卵滞育解除方法则是目前家蚕转基因在技术层面尚待解决的关键问题之一。采用早期浸酸、低温催青、复式催青3种方法解除显微注射转基因蚕卵的滞育。结果表明,3种人工处理方法均能解除蚕卵滞育,且获得的非滞育性蚕卵可通过显微注射得到转基因阳性个体,其中采用复式催青法处理的子代蚕卵滞育解除率最高,转基因阳性蛾圈率约25.00%,明显优于低温催青和早期浸酸处理。此外,采用早期浸酸处理,日系品种的蚕卵滞育解除率高于中系品种;采用低温催青和复式催青处理,中系品种子代蚕卵滞育解除率则显著高于日系品种。     

栗蚕卵发育起点温度和有效积温的测定

栗蚕(Dictypoea japonica)是珍贵的野生泌丝昆虫资源。对解除滞育的栗蚕卵分别通过15、18、21、24℃恒温处理暖种,测定栗蚕卵的发育起点温度为(10.2±0.6)℃、孵化有效积温为(181.7±11.6)℃.d,表明一旦给予越冬后解除滞育的栗蚕卵9.6℃以上的温度条件,就可能使其开始发育,当有效积温达到170℃.d时便可孵化。该结果可作为栗蚕卵的人工越冬保护及暖种技术处理的理论依据之一。     

蚕药克僵一号和克氯素的研究

用克僵一号50倍液微量喷雾进行蚕体消毒、100倍液喷于桑叶给家蚕添食.对家蚕白僵病、绿僵病的防治效果达95%以上.克氯素是克僵一号和氯霉素的复方制剂,可同时防治白僵病等真菌性病害和败血症等细菌性病害.克僵一号和克氯素对家蚕生理和丝质基本上无影响.农村应用试验结果证明,防病效果明显.增产蚕茧显著.