中国野桑蚕和家蚕的分子系统学研究

 用分子生物学手段对11个地区的野桑蚕（Bombyx mandrina）和25个代表性家蚕（Bombyx mori）品种进行了分子系统学研究。野桑蚕与家蚕的DNA多态分析及其聚类分析结果进一步证实家蚕起源于中国野桑蚕。同时结合有关文献,作者提出了家蚕起源进化的新观点:家蚕可能是由多种生态类型（包括一化、二化、多化）混杂的野桑蚕驯化而来,其驯化之初就已拥有一化、二化、多化的遗传背景,其后几千年的人工饲养、选择才分离演化成为不同系统化性的家蚕品种。     

家蚕α淀粉酶基因的多态性研究

 【目的】从分子水平研究不同家蚕品种间淀粉酶基因多态性差异，为家蚕的育种选择和遗传进化研究提供有力的证据。【方法】根据网上基因数据库中的家蚕α淀粉酶基因序列(序列号：U07847)，在第4和第5外显子区设计了一对特异性引物，在1个镇江野蚕和6个不同的家蚕品种基因组内进行PCR扩增，发现了该基因区域在不同品种间的多态现象。【结果】根据所得基因测序结果信息，用Clustalx软件进行分析并构建了分子系统树。其聚类结果在一定程度上也比较符合家蚕地理和化性的分布，而且镇江野蚕和家蚕品种距离较远。【结论】家蚕淀粉酶是一个为家蚕的起源和进化密切相关的分子标记基因，值得更深入的研究和探讨。     

野蚕孵化酶基因的克隆与生物信息学分析

采用RT-PCR法从野蚕胚胎中克隆了一个885 bp孵化酶基因,命名为BmandHE(GenBank登录号:JN620366)。BmandHE ORF编码294个氨基酸残基,蛋白分子质量为33.57 kD,等电点为5.55。在BmandHE N-端存在16个氨基酸的信号肽,BmandHE序列含有锌指结合序列、Met-转角基序等孵化酶保守功能区域和构成孵化酶二级结构骨架的4个半胱氨酸残基。BmandHE与其他动物孵化酶氨基酸序列的相似性为30.4%～97.1%。进化分析表明,野蚕与昆虫家蚕、柞蚕、家蚊聚为一类,亲缘关系比较近。     

野桑蚕对溴氰菊酯抗性品系的筛选

[目的]通过溴氰菊酯对野桑蚕进行抗性品系的筛选,探明该药剂的抗药性发展情况,为科学施药和抗性治理提供依据。[方法]室内饲养繁殖来自3个不同地区的野桑蚕,点滴法测定其亲代对溴氰菊酯的敏感性。分别以半数致死量左右的剂量通过点滴法逐代处理其幼虫,统计幼虫死亡情况,建立毒力回归方程并计算抗药性倍数及其提高倍数。[结果]在桑叶育条件下,经3代室内筛选,启东野桑蚕（YQD）F4代抗药性倍数为14.26,较F0代提高了0.2倍;苏大桑园野桑蚕（YSD）F4代抗药性倍数为16.48,较F0代提高了0.9倍;在人工饲料条件下,经6代室内筛选,吴江野桑蚕（YWJ）F6代抗药性倍数为18.67,较F0代提高了0.2倍。[结论]相同剂量筛选下,YSD比YQD抗药性倍数提高快;YWJ在人工饲料饲育和杀虫剂筛选双重选择下,抗药性发展较慢。     

野桑蚕不同组织细胞色素P450 CYP305B1V1基因的诱导表达特征研究

[目的]研究不同诱导物对野桑蚕各组织中细胞色素P450CYP30581V1基因表达的影响。[方法]参照GenBank中公布的野桑蚕CYP305B1V1基因的mRNA序列,设计1对引物,采用半定量RT-PCR方法分析经NaF、芸香苷、氯氰菊酯和蜕皮激素处理的野桑蚕各组织中CYP305B1V1基因的表达情况,并对该基因的氨基酸序列进行同源性比较和进化分析。[结果]氯氰菊酯、芸香苷和NaF影响野桑蚕6TP305B1V1基因在组织中的表达,蜕皮激素无明显影响。氨基酸的同源性分析表明该基因氨基酸序列与家蚕CYP305B1的氨基酸序列同源性最高（100％）;与赤拟谷盗推测的CYP305A1、蜜蜂推测的CYP305A1、果蝇CYP305A1、冈比亚按蚊CYP305A2及库蚊CYP2L1有较高的同源性。[结论]野桑蚕CYP30581V1基因可能主要参与外源性化舍物的代谢,对揭示细胞色素P450的功能和不同药物的代谢机理具有重要意义。     

家蚕卵线粒体DNA限制性内切酶长度多态性研究

利用29种限制性内切酶对34个不同品种家蚕卵mt DNA进行酶切分析,发现一化、二化品种与多化品种的HaeⅢ酶切图谱有差异,但不同的地理品种间没有出现酶切多态性现象。另外,一些家蚕品种的受精卵和非受精卵mt DNA在Bgl I和Pst I酶切焉,呈现不同的酶切带型。同时,绘制了较精确的家蚕mt DNA限制性内切酶酶切图谱。     

野桑蚕应用于家蚕育种的分子标记分析

为了利用家蚕×野桑蚕的杂种优势,选用家蚕与野桑蚕杂交后代群体为试验材料,用SSR分子标记分析家蚕×野桑蚕杂交后代的亲缘关系。聚类分析结果表明:家蚕与野桑蚕杂交后代群体分为2大类,其中第1大类是以家蚕873为亲本的杂交后代,第2大类是以家蚕874为亲本的杂交后代,聚类划分结果符合品系的来源情况。     

家蚕细胞色素C基因的克隆及其蛋白在家蚕凋亡细胞中的释放

 【目的】细胞色素C是线粒体凋亡路径上的关键因子,通过家蚕细胞色素C基因的克隆和其蛋白在家蚕凋亡细胞中的释放研究,为家蚕细胞凋亡的研究奠定基础。【方法】利用生物信息学和分子生物学方法克隆家蚕细胞色素C基因,通过紫外线照射诱导家蚕细胞凋亡,应用流式细胞仪和Western-blotting检测家蚕凋亡细胞的线粒体膜电位变化和细胞色素C的释放。【结果】在家蚕中克隆了一个含有细胞色素C保守结构域的同源基因,该基因cDNA长570 bp,有3个外显子,开放阅读框（open reading frame,ORF）长324 bp,编码108个氨基酸,存在参与细胞凋亡时与下游凋亡蛋白酶激活因子（Apaf－1）相互作用的保守关键位点;紫外线诱导家蚕胚胎细胞BmE-SWU1凋亡后12 h,细胞线粒体跨膜电位明显下降,同时检测到了细胞色素C由线粒体向细胞质释放。【结论】在家蚕细胞凋亡中可能存在细胞色素C由线粒体释放的路径。     

不同球孢白僵菌菌株生物学特性与其对家蚕致病力的关系

[目的]探讨球孢白僵菌菌株的生物学特性与其对家蚕致病力的关系,为家蚕白僵病的防治提供科学依据。[方法]从我国各地收集6个白僵菌杀虫剂,并从广西养蚕区采集3个僵蚕样品,对从中分离纯化的菌株进行形态观察和分子鉴定,同时对家蚕进行致病力测定,比较各菌株菌落直径、产孢量、胞外蛋白酶产生水平等生物学特征指标的差异。[结果]获得的9个分离菌株均为球孢白僵菌(Beauveria bassiana Vuillemin);各菌株对家蚕都有较强致病力,且致病力有一定差异;各菌株菌落生长直径、产孢量及胞外蛋白酶活性均存在较大差异,并与其对家蚕的致病力之间存在相关关系。[结论]各菌株产孢量和胞外蛋白酶活性与其对家蚕的致病力之间存在显著正相关。     

不同球孢白僵菌菌株生物学特性与其对家蚕致病力的关系(英文)

[目的]探讨球孢白僵菌菌株的生物学特性与其对家蚕致病力的关系,为家蚕白僵病的防治提供科学依据。[方法]从我国各地收集6个白僵菌杀虫剂,并以广西养蚕区采集3个僵蚕样品,对从中分离纯化的菌株进行形态观察和分子鉴定,同时对家蚕进行致病力测定,比较各菌株菌落直径、产孢量、胞外蛋白酶产生水平等生物学特征指标的差异。[结果]获得的9个分离菌株均为球孢白僵菌(Beauveria bassiana Vuillemin);各菌株对家蚕都有较强致病力,且致病力有一定差异;各菌株菌落生长直径、产孢量及胞外蛋白酶活性均存在较大差异,并与其对家蚕的致病力之间存在相关关系。[结论]各菌株产孢量和胞外蛋白酶活性与其对家蚕的致病力之间存在显著正相关。     

野桑蚕各发育时期酚氧化酶原基因的表达谱分析

酚氧化酶在昆虫的免疫防御机制中起着非常重要的作用。利用在GenBank上登录的野桑蚕酚氧化酶原基因的cDNA序列,设计正反向特异引物,通过半定量RT-PCR技术检测了酚氧化酶原基因PPO1及PPO2在野桑蚕不同发育时期(蚁蚕、一龄、二龄、三龄、四龄、五龄1~6 d、预化蛹和蛹)的转录表达活性。结果表明,PPO1基因除了五龄1 d无表达及二龄表达量较低外,其他时期的表达量均较高。PPO2基因在野桑蚕的不同发育时期中均有表达,并且没有明显的差异。说明在野桑蚕的不同发育时期,PPO1基因的表达是特异性的,而PPO2基因的表达是非特异的。     

家蚕空泡型ATP酶（V-ATPase）基因的基本信息及表达特征

【目的】鉴定家蚕（Bombyx mori）中的空泡型ATP酶（vacuolar-type ATPase, V-ATP酶）A、B亚基的编码基因,并调查其在家蚕幼虫5龄第3天不同组织和上蔟时期丝腺不同区段的表达特征。【方法】利用生物信息学的方法鉴定家蚕的V-ATP酶A、B亚基的编码基因并在线预测V-ATP酶两个亚基所具有的结构域,采用软件将其分别与其他物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源序列比对和进化树的构建,通过荧光定量PCR技术分析家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因在5龄第3天家蚕各组织的表达情况。进一步利用向家蚕幼虫上蔟时期的气孔注射pH值指示剂溴酚蓝,对丝腺进行染色,通过颜色变化对丝腺不同区段的pH值进行调查。最后,采用荧光定量PCR对家蚕上蔟时期丝腺不同区段V-ATP酶A、B亚基编码基因的表达情况进行分析。【结果】获得了家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因BGIBMGA008295(GenBank登录号NM_001098359.1)和BGIBMGA002241(GenBank登录号NM_001098358.1)。结构域预测发现这两个亚基均具有3个非常保守的结构域,分别为位于N端的β筒结构域、序列中部的核苷酸结合结构域和C端结构域。将这两个基因编码的V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列与其他物种V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源性比对和进化树的构建,同源比对结果发现不同物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸相似度为90%,保守结构域间相似度高达95%以上,说明不同物种间V-ATP酶A、B亚基高度保守。进化树显示家蚕V-ATP酶A、B亚基与同属于鳞翅目的其他昆虫的V-ATP酶A、B亚基亲缘关系较近。5龄第3天家蚕各组织中V-ATP酶A、B亚基编码基因的荧光定量PCR结果显示,这两个基因主要在中肠、脂肪体、生殖腺和丝腺中表达。使用溴酚蓝染色的方法分析上蔟期丝腺不同区段的pH情况,结果显示家蚕后部丝腺、中部丝腺后区和中区为中性或碱性环境,中部丝腺前区pH急剧下降到酸性环境,前部丝腺也为酸性环境。进一步对V-ATP酶A、B亚基编码基因在上蔟期丝腺不同区段进行表达情况分析,发现V-ATP酶A、B亚基基因在前部丝腺和中部丝腺前区高量表达,推测V-ATP酶可能与这两个区域低pH环境的产生和维持相关。【结论】明确了V-ATP酶在家蚕各组织的表达情况,V-ATP酶可能与中部丝腺前区和前部丝腺腺腔的酸化相关,这为进一步研究V-ATP酶的生理功能提供了理论依据。     

安康野桑蚕遗传多样性分析

为了解安康不同区域野桑蚕的遗传多样性和对野桑蚕资源有效利用提供依据,采用SSR标记方法并利用DPS v7.05版统计软件,对安康12个不同区域的20个野桑蚕遗传距离进行聚类和多态性分折。结果表明,27对SSR引物扩增出635条带,多态率达81.1%;同一地区野桑蚕个体间的遗传距离为0.073 2~0.517 2,其中ak1与ak2遗传距离最近。SSR标记能够反映野桑蚕之间丰富的多态性,安康野桑蚕之间的遗传距离较大。     

家蚕人工饲料研究进展

综述了我国家蚕人工饲料研究中家蚕摄食性、饲料配方、家蚕食性遗传方式和生理生化方面的研究进展。     

野桑蚕酚氧化酶原基因PPO1的克隆及其特征(英文)

利用反转录-聚合酶链式反应(RT-PCR)克隆野桑蚕(Bombyx mandarina)酚氧化酶原基因PPO1,获得其cDNA序列;该序列长2 086bp,含有一个2 058bp的完整开放阅读框,编码一个由685个氨基酸残基组成的蛋白质;该基因推导的氨基酸序列与其他鳞翅目昆虫PPO1基因相应的氨基酸序列有较高的同源性,该序列具有它们的PPO基因所共有的典型特征。RT-PCR检测分析表明该基因仅在野桑蚕的头部和血液中表达,而Northern杂交检测表明该基因仅在血液中有表达。这些结果为进一步研究该基因的功能提供了分子基础。     

槲皮素和硫脲对野桑蚕多酚氧化酶的抑制类型

多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)在昆虫的变态发育和免疫防御中起着非常重要的作用,为开发以该酶为靶标的新型害虫抑制剂提供理论依据,以野桑蚕(Bombyx mandarina)五龄幼虫为材料提取多酚氧化酶,探讨了槲皮素和硫脲对该酶的抑制作用。结果表明,这两种抑制剂分别属于竞争性和非竞争性抑制剂。     

基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪在家蚕蛋白质组中的应用

随着家蚕基因组全序列框架图的完成,家蚕蛋白质组学研究也就成了当前家蚕研究的主要方向之一。而双向电泳技术和质谱技术的发展为大规模研究家蚕蛋白质组提供了强有力的平台。近年来,基质辅助激光解析电离飞行时间质谱在蛋白质组学研究中的应用日益广泛,为此着重对其在家蚕蛋白质组学研究中的应用进行探讨。     

家蚕蜕皮激素合成相关的细胞色素P450基因的鉴定分析

【目的】昆虫变态发育的启动主要受前胸腺合成分泌的蜕皮激素所调控,而蜕皮激素的合成是由细胞色素P450基因催化完成。家蚕（Bombyx mori）是一种产丝昆虫,蚕业生产中如果能阻断或延迟家蚕蛹变态发育进程,将有利于改进蚕茧处理工艺,提高蚕丝品质。论文旨在鉴定参与家蚕蜕皮激素合成的细胞色素P450基因,从而为人为遗传调节家蚕变态发育提供靶基因。【方法】基于序列同源性比对,筛选家蚕及其他昆虫中参与蜕皮激素合成的P450基因。利用ClustalW软件,分析昆虫蜕皮激素合成相关P450基因的遗传发生关系。通过全基因组表达芯片数据分析及RT-PCR验证,调查家蚕蜕皮激素合成相关P450基因的时空表达特征。利用RNAi技术分析Cyp314a1表达下调对家蚕变态发育的影响。【结果】家蚕基因组中有4个参与家蚕蜕皮激素合成的P450基因,即Cyp306a1、Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1。比较分析显示,这4个蜕皮激素合成相关的P450基因在家蚕及其他昆虫中都是单拷贝,而且每个基因的同源体在遗传发生树上能很好地聚成一类,表明昆虫蜕皮激素合成相关的P450基因及其负责的蜕皮激素合成通路非常保守。时空表达谱分析显示,在家蚕幼虫5龄第3天,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在家蚕幼虫卵巢、精巢和头部等组织器官中高表达;在幼虫-蛹-成虫变态发育进程中,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在蛹变态发育后期表达,其中Cyp314a1分别在上簇、化蛹及羽化前高表达,这与蜕皮激素滴度高峰出现的时期基本一致。Cyp314a1的RNAi导致家蚕不能正常化蛹及雌蛾卵巢发育异常,且降低了蜕皮激素信号通路关键基因HR3及Ftz-f1的表达。【结论】家蚕蜕皮激素合成相关的P450基因在进化上非常保守,其表达水平降低能引起家蚕蛹变态发育受阻,暗示蜕皮激素合成相关P450基因可以用作家蚕变态发育控制的靶标基因之一。     

Studies on the Mutant Systems of the Bombyx mori Gene Bank

Through over ten years of study, more than 1 000 genetic materials including mutant genes,chromosomal variation strains and special genetic materials of Bombyx mori, Linnaeus, collected, introduced or created since 1940s especially late 1980s, have been sorted out and put in order. After identifications and genetic analyses of their morphological, physiological and biochemical characters, the silkworm gene bank was constructed and the preservation system was perfected, and more than 600 silkworm strains were kept in this gene bank. The preserved silkworm mutant genes have covered more than 90% of existent ones across the world, in which, more than 100 are rare and precious mutant genes, and over 60 mutant genes were found and studied for the first time. Through hybrid analyses, linkage tests and three-point gene location tests, a perfect linkage retrieval labeling system of silkworm was established, which included 230 marker genes covering all the 28 linkage groups of Bombyx mori. The gene location system (composite system of recessive genes) of different linkage groups was set up. The intergenic complementation of mutant egg color and third type of maternal heredity egg color have been found, and indicated that the epistatic effect of mutant gene of white egg is universal. Twenty eight independent near isogenic lines murked with morphological mutation gene have been created and a series of novel breeding materials possessing great potential for application such as high feeding efficiency, special sex markers, natural colored silk, resistance to disease, wider feeding range and adjustable parthenogenesis, etc., have been developed. The sustainable maintenance and management technique system of silkworm gene resources were well established.