家蚕追寄蝇线粒体DNA细胞色素b基因及其侧翼tRNA基因的克隆与序列结构和进化分析

家蚕追寄蝇(Exorista sorbillans)为双翅目、寄蝇科、追寄蝇属昆虫,寄生家蚕后引起多化性蚕蛆病。研究家蚕追寄蝇的系统进化关系,有助于探讨其寄生机制。采用PCR技术扩增了家蚕追寄蝇的线粒体DNA(mtDNA)片段,序列分析结果表明:克隆的mtDNA片段大小约1.5 kb,包括完整细胞色素b基因(cyto b)及其侧翼tRNA-Leu基因序列,序列结构与其它21个昆虫物种的同源片段序列结构基本一致,说明线粒体DNA基因排列和基因结构的保守性;家蚕追寄蝇mtDNA的Cyto b蛋白和tRNA-Leu基因的二级结构符合功能大分子的空间结构特征,维持一定的保守进化;双翅目昆虫不同蝇类mtDNA中的cyto b基因、tRNA-Leu基因序列的同源性高,可保证构建蝇类系统发生树的准确性。基于包括家蚕追寄蝇在内的12个双翅目昆虫、5个鳞翅目昆虫、4个鞘翅目昆虫、1个直翅目昆虫的mtDNA cyto b基因编码氨基酸序列的进化分析表明:双翅目中蝇类的进化次序依次为狂蝇科、果蝇科、寄蝇科、蝇科、丽蝇科,寄蝇科与蝇科和果蝇科之间的进化距离较近;鳞翅目处于种系发生树分叉的起点,起源最早,双翅目处于种系发生树分叉的最末端,起源最晚。     

家蚕着色模式相关的分子遗传学研究

体色与斑纹是昆虫重要的形态特征,对于昆虫捕食、避敌、寻偶、免疫和调节体温等具有重要的意义,其丰富着色模式形成的分子机制一直是昆虫学研究的热点。家蚕作为中国重要的农业经济昆虫,具有5 000多年的驯养历史,不仅成就了灿烂的丝绸文化,而且带来了巨大的经济效益。家蚕亦是鳞翅目的模式昆虫,拥有的超过200余个与着色相关的突变体是昆虫着色研究的重要实验材料。近年来,结合家蚕的经典遗传连锁图谱、家蚕基因组数据,运用高通量测序手段、定位克隆策略等分离鉴定家蚕着色相关突变体的关键基因,是探索着色模式形成的分子基础的主体。目前已在分子水平解析了家蚕30余种着色相关突变的产生机制,显著推动了家蚕着色机制的研究,对于丰富昆虫着色相关理论和基础知识具有重要贡献。本文总结了家蚕着色模式研究的最新成果,并结合其它昆虫着色相关研究的成果进行分析比较,这对于今后系统开展昆虫着色机制及其演化的研究,以及对着色相关基因的利用,均具有重要参考价值。     

家蚕抗菌肽基因研究进展

抗菌肽是昆虫先天性免疫系统中十分重要的效应因子,近年来一直是昆虫免疫学研究的热点。家蚕作为鳞翅目昆虫的代表,其抗菌肽研究取得了长足进展。根据已经研究获得的抗菌肽基因序列在家蚕基因组中进行同源搜寻,共获得了40个家蚕抗菌肽基因。这些基因编码的多肽在大小、氨基酸组成和性质上差异很大,但基于结构性质可以分成3类:(1)具有α-螺旋结构并且缺乏半胱氨酸(cysteine,Cys)的线性抗菌肽;(2)富含脯氨酸或甘氨酸的组成性抗菌肽;(3)富含半胱氨酸的环形抗菌肽。以这3类结构作为主线,综述了家蚕抗菌肽近年来的研究进展。     

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.     

piggyBac转座子介导的家蚕细胞转基因研究初探

为探讨稳定转化家蚕细胞表达外源基因的新方法,以家蚕核型多角体病毒(BmNPV)极早期蛋白基因(ie-1)启动子元件驱动新霉素抗性基因(neor),并克隆至具有绿色荧光蛋白基因(gfp)标记的昆虫转座子载体piggyBac中,构建转基因载体pigA3-IE-Neo。以该载体转染家蚕BmN细胞,用终浓度800μg/mL的遗传霉素(geneticin,G418)筛选3个月,获得了稳定转化的细胞,呈现绿色荧光的细胞数达80%以上。通过PCR鉴定证实了细胞基因组DNA中neor基因和gfp基因的存在。     

家蚕Hox基因的功能及调控研究新进展

Hox基因是重要的转录因子,是昆虫躯体模式发育中的主调控基因,并对附肢的发育有重要的作用.不同生物为适应自然环境进化出不同的躯体模式和附肢,这与Hox基因的进化存在内在的关联.家蚕(Bombyx mori)是鳞翅目的模式昆虫,其躯体模式及附肢的决定机制研究对其他鳞翅目昆虫具有重要参考意义.本文对家蚕Hox基因结构、功能和靶基因等方面的研究进展进行了综述.     

家蚕Osiris基因家族成员的系统进化与组织表达芯片分析

昆虫特有基因对于维持昆虫特有的形态、行为及生活习性起关键作用,同时也是防治有害昆虫的靶标基因。基于家蚕基因组数据,对昆虫特有基因Osiris(Osi)家族进行了分析。通过同源比对,发现家蚕的Osi家族含有22个成员,其中21个基因串联分布在26号染色体,1个基因位于4号染色体。共线性分析发现,家蚕与黑腹果蝇有18个Osi基因表现为共线性关系。系统进化分析表明Osi基因家族是在昆虫物种分化前已形成的多基因家族,家蚕与果蝇的Osi家族亲缘关系相对较近。家蚕的4个Osi基因(BmOsi9-1、BmOsi9-3、BmOsi9-4和BmOsi9-5)聚成一个进化枝,且在基因组上呈串联分布,暗示其是在物种分化后通过基因复制产生的,属特有基因。结构域分析发现,家蚕Osi蛋白均含有一个功能未知的结构域DUF1676,是Osi基因家族的典型特征。组织芯片分析表明,BmOsi20和BmOsi17分别在家蚕5龄幼虫的中肠和精巢中特异性高量表达,BmO-si18和BmOsi9-1分别在马氏管和丝腺中特异表达。     

家蚕滞育关联基因的研究进展

昆虫滞育是受基因控制与外界环境多种因素影响的生物学过程,涉及基因众多,调控网络复杂,目前其分子机制仍未清晰.国内外滞育调控的相关研究多数基于家蚕、果蝇、麻蝇等模式昆虫.介绍了家蚕滞育关联基因的研究现状及进展,包括分类、生理功能、基因间互作、部分基因涉及的信号通路及研究热点等,为促进其在农林害虫的防治途径或天敌保护利用等...     

家蚕胰岛素受体类似基因挖掘及在限食模型中的表达特征

家蚕素是家蚕胰岛素相关肽,与其受体(IR)结合激活胰岛素信号转导(IIS)途径。利用生物信息学方法,挖掘出具有胰岛素受体类似结构域的家蚕基因Ir-lp,其ORF长2 658 bp,编码885个氨基酸残基,蛋白质分子质量100.3 kD,pI为6.93,与果蝇等昆虫的同源蛋白保守区域高度一致,NJ法分子进化分析显示家蚕IR-LP与昆虫胰岛素受体相关蛋白同源,但是家蚕Ir-lp编码蛋白缺少胰岛素受体酪氨酸激酶催化结构域,基因表达特征也与已知的家蚕Ir有显著差异。建立家蚕限食模型,调查限食后家蚕8个组织中Ir-lp与Ir表达变化的差异,探讨Ir-lp基因与IIS途径的关系,结果显示长期限食使得Ir-lp与Ir在脂肪体、性腺和表皮中上调表达,在马氏管中下调表达,其中Ir-lp的表达量变化幅度较大。综合分析,IR-LP可能在家蚕胚胎期、蛹期、蛾期等特定发育时期通过与IR竞争结合家蚕素来有效调控能量利用效率。     

家蚕转基因抗病研究取得重要进展

<正>家蚕是一种具有重要经济价值的泌丝昆虫。但是,养蚕业受到严重的病害威胁,家蚕病害每年给养蚕业造成的损失占蚕业生产总收入的20%左右。由家蚕核型多角体病毒(Bombyx mori nucleopolyhedrovirus,BmNPV)引起的家蚕血液型脓病是对养蚕业危害最严重的病害之一,该病传染力极强,难以控制。因此,提高家     

家蚕暗化型突变研究取得新进展

体色是昆虫最重要的性状表现，是其对环境适应的直观体现，在其生存和繁衍策略中扮演重要的角色。那么在昆虫的发育过程中，色素物质与色素基因如何精确的调控昆虫的着色模式及对其他生理现象产生影响的呢？西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室家蚕遗传资源研究小组以珍贵的家蚕黑化型体色突变——“暗化型”（mln）为模式材料，系统地研究了昆虫黑色素代谢通路中的前体儿茶酚胺类物质与相关黑色素代谢基因的相互调控对家蚕不同发育阶段表皮着色和物理性质的影响。     

家蚕、野桑蚕海藻糖酶基因启动子的特性及其滞育激素的转录调节

以pGEM 3Z为载体 ,分别构建了家蚕 (Bombyxmori)和野桑蚕 (Bombyxmandarina)海藻糖酶基因启动子控制的荧光素酶基因报告质粒 ,利用昆虫细胞瞬时表达系统进行启动子特性分析 ,并就家蚕滞育激素对海藻糖酶基因启动子转录活性的调节作用进行了研究。结果表明 :家蚕和野桑蚕海藻糖酶基因启动子在家蚕Bm5细胞、Sf2 1细胞中都有转录活性 ,但是活性都很低 ;家蚕滞育激素在体外条件下对家蚕海藻糖酶基因启动子活性的调节有明显的剂量效应 ,13～ 33nmol/L时有明显的增强作用 ,由此推测来自家蚕卵巢的Bm5细胞可能存在与滞育激素作用的受体。     

增强子诱捕研究进展及其在家蚕中的应用展望

增强子诱捕是研究基因与调控元件功能的有力工具,自1979年建立以来,已在原核生物、真核生物和哺乳动物中得到了广泛应用。家蚕作为重要的鳞翅目模式昆虫,随着其基因组测序的完成,家蚕研究进入功能基因组时代,增强子诱捕技术有望在家蚕新基因的发现和功能研究方面发挥重要作用。本文简要概述了增强子诱捕的研究进展,并展望了其在家蚕中的应用前景。     

家蚕微粒子与野外昆虫交叉感染试验

家蚕微粒子Noseum bombycis通过胚种和食下传染使家蚕发生微粒子病。通过人工添食试验发现家蚕微粒子经桑叶传染能引起桑毛虫、桑尺蠖、野蚕、桑螟、褐刺蛾、白毛虫、甘蓝夜蛾、菜粉蝶等多种野外昆虫发生微粒子病。再从接种发病的野外昆虫桑尺蠖、野蚕、桑螟、菜粉蝶中抽提出微粒子,回接至家蚕,能再使家蚕发生微粒子病。但桑叶(?)人工添食N.b后不发病。 在桑田野外昆虫中检出多种形态的微粒子,但主要是家蚕微粒子。野外昆虫和家蚕间微粒子的交叉感染有二种情况:—是野外昆虫的微粒子感染给家蚕;二是家蚕微粒子传染给野外昆虫,反过来再由野外昆虫传染给家蚕。在生产上,后者是主要的。在多年饲育原蚕的地区发现,野外昆虫中的家蚕微粒子病有多发的倾向。     

广西野外昆虫微孢子虫对家蚕交叉感染情况调查

为了了解广西野外昆虫微孢子虫对家蚕交叉感染情况,开展了对野外昆虫感染微孢子虫情况调查,并研究其对家蚕的感染性。调查了桑螟、桑尺蠖、菜粉蝶、斜纹夜蛾和桑毛虫等昆虫的微粒子病自然感染率,测试菜粉蝶、桑尺蠖、斜纹夜蛾微孢子虫对家蚕的病原性及可能存在的自然感染方式,观察野外昆虫微孢子虫孢子的形态差异。结果表明:菜粉蝶、桑尺蠖微孢子虫对家蚕蚁蚕的半数感染浓度(IC50)分别为2.69×105个/mL和7.42×105个/mL,斜纹夜蛾微孢子虫对家蚕也具有食下感染能力,菜粉蝶微孢子虫对家蚕也有轻微的胚种传染能力。带病野外昆虫可以通过粪便或鳞毛传播孢子虫。虽然上述野外昆虫微孢子虫的形态与家蚕微粒子孢子虫具有明显差异,但对家蚕都有较强的交叉感染性。     

家蚕二化性品种(品系)转基因用蚕卵的预处理技术研究

家蚕为卵滞育昆虫,二化性家蚕品种(品系)的化性由上代卵期温度与光照等调控。将若干个二化性家蚕品种(品系)以17~18℃温度催青诱导子代蚕卵非滞育,筛选出1个经济性状较优的实用品种"秋丰"、1个突变品系P33,二者非滞育卵圈比例分别达到96.4%和89.6%,正常催青的良卵实用孵化率分别达到96.11%和98.58%,解决了采用显微注射法以家蚕实用品种构建转基因系统过程中因蚕卵滞育不能及时孵化的难题。另对利用20%盐酸-2%甲醛混合液刺激解除蚕卵滞育的方法以及非滞育蚕卵表面用70%乙醇消毒的方法进行了尝试,前者可以获得96%以上的孵化率,后者可以缩短蚕卵预处理时间。     

家蚕黑化突变体分子机制研究进展

黑化现象在昆虫中时有发生,其分子机制和对昆虫生理特性的影响一直是昆虫学研究的热点。家蚕作为重要的经济昆虫和鳞翅目的模式生物,拥有的20余种黑化突变品种是研究昆虫黑化的重要实验材料。总结了家蚕黑色素合成代谢途径与相关功能基因,综述了家蚕褐头尾斑(bts)突变、第二褐头尾斑(bts2)突变、黑蛹(bp)突变、煤色(so)突变、暗化型(mln)突变、颊尾斑(cts)突变等几种主要家蚕黑化突变品种及产生机制的研究成果,并结合其他昆虫黑化的相关研究成果进行分析比较,对未来家蚕黑化突变的研究发展方向进行了展望。     

家蚕中肠特异表达基因BmMSEG的进化和功能研究

中肠是家蚕消化管的最主要部分，对家蚕生长、发育以及免疫等具有重要影响。先前基于转录组分析发现，BmMSEG(midgut-specific expressed gene)基因在家蚕中肠特异表达，但是其功能仍然未知。本研究应用qRT-PCR进一步证明BmMSEG在家蚕中肠特异表达。通过CRISPR/Cas9敲除BmMSEG基因，发现敲除个体的中肠出现损伤，并且在5龄幼虫期死亡。最后通过同源搜索和共线性分析，发现BmMSEG的直系同源基因广泛且特异性分布于鳞翅目昆虫基因组中。本研究结果不仅为进一步研究BmMSEG基因导致中肠损伤的作用机制提供了理论基础，而且深入研究可为鳞翅目害虫防控提供新的分子靶标。     

昆虫双胸复合体(BX-C)基因研究进展

双胸复合体(BX-C)作为Hox基因簇的两个复合体之一,包括Ultrabithorax(Ubx)、abdominal-A(abd-A)、Abdominal-B(Abd-B)3个基因及其间的顺式调控区域,在动物躯体模式的发育过程中具有重要作用。昆虫双胸复合体基因主要规定其后胸及腹部形态的特异性,通过与其上、下游靶基因一起或以自身基因间的相互调控作用行使功能。本文以模式昆虫果蝇为主,结合家蚕、蝴蝶、赤拟谷盗等,对双胸复合体在昆虫体节规定、附件发育及内部器官分化等过程中的作用与基因间的相互调控关系进行了综述。     

家蚕条件基因打靶技术的建立及应用研究进展

条件基因打靶技术是通过借助位点特异性重组酶和预先引入宿主基因组的重组酶特异识别位点,在宿主特定发育阶段的组织或细胞中实现目标基因时空特异性定点插入、删除、替换和倒位等突变操作的技术。目前条件基因打靶技术已被广泛应用于拟南芥(Arabidopsis thaliana)、水稻(Oryza sativa)、小鼠(Mus musculus)和果蝇(Drosophila melanogaster)等高等真核模式生物的功能基因研究,并逐渐成为转基因动植物研究领域进行基因操作的强有力工具。近年来,国内外多个研究机构系统地开展了家蚕(Bombyx mori)条件基因打靶技术的开发研究,目前已经建立了较为完善的基于多种不同位点特异性重组系统的家蚕条件基因打靶技术平台。本文较为全面地介绍目前最为常用的位点特异性重组系统的组成和作用原理,系统概述基于位点特异性重组系统的家蚕条件基因打靶策略及其应用,并对家蚕条件基因打靶技术存在的主要问题和发展趋势进行讨论。