家蚕翅原基发育关联基因BmHMGS的鉴定与表达特征分析

家蚕幼虫的翅原基最终发育为成虫的翅,翅原基发育与家蚕的变态发育紧密关联。为了研究激素作用下家蚕翅原基发育的分子调控机制,以经过蜕皮激素20E体外诱导培养和未经诱导培养的家蚕5龄幼虫翅原基为材料分别提取总蛋白质,利用Shotgun质谱分析在20E诱导组的翅原基中获得132种差异蛋白,在未经20E诱导组的翅原基中获得76种差异蛋白。进一步通过生物信息学技术及GO分类法在20E诱导组的翅原基的差异蛋白中,筛选到1个具有生物调节作用的酶类蛋白基因Bm HMGS作为翅原基发育相关的候选基因,设计引物并以上蔟1 d的蚕体翅原基总RNA反转录得到的c DNA为模板,克隆了该基因。通过qRT-PCR检测到Bm HMGS基因在幼虫5龄1 d、上蔟3 d、蛹期1 d蚕体内的表达量较高,其中在上蔟3 d的表达量达到峰值。构建重组载体进行Bm HMGS的原核表达并制备抗体后,采用Western blot技术在5龄1~7 d和上蔟1~3 d的蚕体翅原基、脂肪体中及上蔟1~3 d的生殖腺中都可以检测到Bm HMGS的表达,并且在翅原基中的表达没有发育时期特异性。研究结果表明,从20E诱导组的家蚕翅原基中鉴定的Bm HMGS与翅原基发育相关,其表达在5龄至上蔟阶段没有时期和组织的特异性,推测Bm HMGS是一个具有多种生物学功能的基因。     

家蚕翅原基发育的研究进展

家蚕翅原基在幼虫期生长缓慢,从五龄开始至蛹期,翅原基的形态发生了巨大的变化。造成这些变化的原因是蜕皮激素和保幼激素的作用导致了一系列翅原基发育相关基因的转录、表达水平的改变。翅原基易于摘取,体外培养的技术方法也已经很成熟,这对于研究翅原基的发育是很好的条件,基于翅原基是个很好的研究材料,很多学者为揭示翅原基的发育过程做了大量的实验研究。     

家蚕五龄至预蛹期翅原基及造血器官的切片观察

通过家蚕翅原基石蜡组织切片H.E染色和DAPI荧光染色的方法对五龄至预蛹期家蚕翅原基及造血器官的形态结构进行显微观察。实验发现:翅原基在预蛹前变化不大,而到预蛹期发育加快。翅芽细胞在5龄初到蛹前一直保持着器官芽状态,细胞密集,核物质丰富,占细胞比例大。造血干细胞的细胞核较大,在化蛹前进行大量增殖,随造血器官的破裂造血干细胞并散落到体腔中。     

家蚕Prosβ1基因在蛾翅及早期发育中的作用

家蚕是鳞翅目的代表物种,研究其翅发育相关基因有助于理解影响昆虫翅发育的内在因素,为鳞翅目害虫的遗传防治提供理论基础和靶标。家蚕的蛋白酶体β亚基1(Bombyx mori proteasome subunitβtype-1,BmProsβ1)是家蚕蛋白酶体核心颗粒的组件之一,负责水解折叠错误或细胞不需要的蛋白质,在细胞发育和器官形成过程中发挥重要作用。利用RNAi干扰技术,在家蚕体腔翅原基附近注射体外合成的针对BmProsβ1基因的小RNA,qRT-PCR检测试验组翅原基中BmProsβ1的表达水平得到有效抑制;对干扰后翅表型的统计结果显示,试验组中小翅个体的比率占52.38%,而对照组中未出现小翅个体。表明在BmProsβ1表达受到抑制的情况下,会严重影响家蚕翅的发育。进一步利用CRISPR/Cas9技术对BmProsβ1进行基因敲除实验,结果显示注射sgRNA与Cas9 mRNA的蚕卵孵化率极低并在幼虫期死亡,而对照组孵化率达到37.92%。这表明BmProsβ1基因在家蚕的早期发育过程中也起到重要作用,其功能缺失会导致家蚕胚胎和幼蚕致死。     

环境激素壬基酚对体外培养家蚕造血器官的影响

目的:为探讨环境激素对鳞翅目昆虫组织的影响及其利用途径,研究了壬基酚(NP)对家蚕造血器官和翅原基的影响。方法: TC-100培养基中添加对壬基酚(NP),悬滴培养方法体外培养家蚕5～3d幼虫造血器官和翅原基。结果:0．016mmol/L的NP,造血器官和翅原基的发育变慢,造血器官分泌血球数量减少、分泌时间延迟;NP达0．032mmol/L,培养144h内部分组织发黑死亡、无血球分泌;0．128mmol/L的NP,96h后大部分组织萎缩死亡,培养144h无血球分泌。结论:家蚕幼虫造血器官接触NP后,首先影响血球分泌功能,进一步导致造血器官萎缩死亡,对翅原基的不良影响也导致器官萎缩死亡。NP对造血器官和翅原基的影响都有明显的浓度效应。     

家蚕翅原基表皮蛋白基因BmWCPs的生物信息学分析与激素诱导表达特征

翅原基表皮蛋白(WCPs)在昆虫翅的发育中起着非常重要的作用。为了研究家蚕翅原基表皮蛋白基因BmW CPs的表达是否与蜕皮激素(20E)的调节有关,用生物信息学方法分析BmW CPs基因的序列结构与系统进化特点,并通过半定量RT-PCR检测蜕皮激素对部分BmW CPs基因表达的诱导作用。11个BmW CPs基因成簇分布在家蚕基因组中,除BmW CP6和BmW CP10分别分布在第7号、第21号染色体外,其余的BmW CPs均分布在第22号染色体上;11个BmW CPs的核苷酸序列长度为588~2 670 bp,编码115~312个氨基酸,蛋白质分子质量12~35 kD,等电点4.30~7.45;11个BmW CPs基因的ORF内均有内含子插入,81.82%的基因含有2~3个内含子,内含子长度50~5 958 bp,在50~300 bp之间分布频率最高,占46%。将解剖获取的上蔟1 d蚕体的翅原基进行体外培养,并用浓度为2μmol/L的20E直接处理12 h后再常规培养18 h,提取翅原基总RNA并反转录合成cD NA,经半定量RT-PCR检测样品中BmW CPs的表达水平显著上调。依据上述研究结果初步认为,用蜕皮激素直接处理12 h后再常规培养18 h的脉冲作用,可诱导基因组中成簇分布的BmW CPs在翅原基组织中大量表达,以利于家蚕完成翅原基的变态发育。     

家蚕翅原基的一些发育规律研究

为进一步解明家蚕的生长发育机制 ,调查了家蚕 5龄幼虫及蛹期翅原基的大小和形态变化 :翅原基在 5龄前期生长缓慢 ,变态前生长最快 ,2～ 3d及 8～ 11d为形态变化最大的两个时期 ;蛹期翅芽基本不变 ,3d始见初生鳞毛 ,5d时已经呈浓密的毛状 ,8d时翅面鳞毛发育成柳叶状 ,之后逐渐出现分叉 ,9d花纹清晰可见 ,化蛾后翅面鳞片呈现棕榈叶状。进行翅原基摘除和异位移植发现 :4个翅原基全部摘除后家蚕仍能正常生长并发育成蛹和具有交配及产卵能力的蛾 ,表明家蚕血球和造血器官有很强的再生能力 ,家蚕血球细胞的生成可能具有更复杂的机制 ,由此证明了家蚕翅原基异位移植的可行性。     

苜蓿花的形态特征及发育过程

利用扫描电镜对苜蓿(Medicago sativa)花器官的发育过程进行详细研究.结果表明:在电镜下将苜蓿花器官的发育分为明显的8个阶段,S1阶段出现初级花序分生组织(I1)和次级花序分生组织(I2)的分化;S2阶段次级花序分生组织发育为花分生组织(F)和苞片(Br);S3阶段出现萼片原基(Sab);S4阶段分化心皮原基(C)和共同原基;S5阶段共同原基分化为花瓣原基(P)和雄蕊原基(STp);S6阶段萼片开始伸长,并覆盖其他花原基,两侧的雄蕊原基(STs)和靠近心皮的雄蕊原基(STp)开始分化雄蕊;S7阶段旗瓣和翼瓣分化明显,龙骨瓣融合,柱头折叠在未成熟的雄蕊之间,雄蕊分化明显;S8阶段整个花器官发育完成,柱头开始伸展,花药生长趋于成熟.淮阴苜蓿雄蕊原基产生四棱形的花药原始体,淮阴苜蓿花粉粒属N3P4C5型.该试验将对苜蓿雄性不育、自交不亲和、花的发育模式、花药培养及相关花的突变体育性的研究奠定基础,并对苜蓿花发育的分子生物学和发育遗传学研究提供指导.     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

<正>1 Tong X L,He S Z,Chen J,Hu H,Xiang Z H,Lu C,Dai F Y.A novel lamininβgene BmLanB1-w regulates wing-specific cell adhesion in silkworm,Bombyx mori.Sci Rep,2015,DOI:10.1038/srep12562题目家蚕层粘连蛋白β亚基基因LanB1-w对翅特异性的细胞粘连具有调控作用摘要层粘连蛋白(Laminin)是基底膜的主要成分,在生物体的发育过程中扮演着重要角色。层粘连蛋白包含1条重链(α)和2条轻链(β链和γ链),其编码基因在不同物种间具有差异。迄今为止,在昆虫中只鉴定     

昆虫病原线虫对甘肃省草地蛴螬的致病力研究

为提高昆虫病原线虫在草地蛴螬(Scarabaeidae)防治中的应用,以甘肃省采样诱集的28个线虫品系为研究对象,通过实验室致病力测定研究了昆虫病原线虫对草地蛴螬的致病力.结果表明:Steinernema feltiae 0619HT和Heterorhabditis megidis 0627M 2品系对草地蛴螬有较高的致病力.S.feltiae 0619HT品系对华北大黑鳃金龟(Holotrichia oblita)致死时间较短,而H.megidis 0627M品系的累积致病力较强,室内测定昆虫病原线虫侵染草地蛴螬的适合剂量为3200 IJs·H^-1.天然草场施用S.feltiae 0619HT和H.megidis 0627M线虫2周后,大栗鳃金龟(Melolntha hippocastanica)虫口减退率分别为83.8%和79.5%.故S. feltiae 0619HT和H. megidis 0627M线虫品系对甘肃省草地蛴螬具有较高的防治效果,是一种有效的生防因子.     

多叶苜蓿复叶形态及发育过程

通过对5个多叶苜蓿(Medicago sativa)品种叶片类型的形态研究,从品种WL323ML中筛选三叶型和五叶型复叶类型的单株为研究材料,利用扫描电镜对三叶型和五叶型苜蓿复叶发育进行对比分析.结果发现:多叶苜蓿主茎上表现有4,5,6,7,8和9叶等多种复叶类型,小叶的着生方式也表现为多种多样.扫描电镜下三叶型苜蓿和五叶型复叶叶原基的形态发育过程可划分为7个阶段.S0阶段,SAM外围形成早期的叶原基;S1阶段,出现条状共同叶原基;S2阶段,三叶型共同叶原基近端两侧产生一对托叶原基(ST),形成3个隆起的组织,而五叶型的则出现7个隆起的组织;S3阶段,三叶型苜蓿托叶原基和共同叶原基中间出现2个侧叶原基,而五叶型出现4个侧叶原基;S4阶段,侧生小叶和顶生小叶原基继续分离,出现明显的分界线,远端小叶的背面出现球状毛状体;S5阶段,侧叶和托叶原基发育出管状毛状体,侧叶、顶生小叶及托叶原基进一步伸长分化,相互之间部分重叠,表现为最初的叶结构;S6阶段,由于细胞的分裂和生长,托叶原基和侧叶原基之间出现叶柄;叶柄及叶柄表面毛状体分化明显.本研究明确了苜蓿叶原基的发育过程,对苜蓿乃至豆科复叶发育特征的研究提供依据,同时为苜蓿分子生物学和发育遗传学的研究奠定基础.     

家蚕Met1基因的表达与组织定位分析

选择家蚕基因组中与果蝇Dm Met(Methoprene tolerant protein)同源的基因Bm Met1进行研究。预测Dm Met和Bm Met1的结构域均是一个b HLH-PAS(basic helix-loop-helix Per-ARNT-SIM)型转录因子,具有典型的DNA结合结构域。在原核系统表达获得了Bm Met1蛋白并制备了抗体。qRT-PCR和Western blotting检测结果显示,无论是Bm Met1基因mRNA的转录还是Bm Met1蛋白的表达,在家蚕5龄中后期和吐丝期的翅原基组织中都呈现较高水平,而在蛹期呈现较低的水平。通过免疫组织化学方法分析Bm Met1的组织定位,结果显示该蛋白质在5龄第6天和吐丝期家蚕胸节表皮、脂肪体及翅原基等组织中都有较高水平的表达,在蛹期上述部位和组织的表达水平较低。分别将蜕皮激素(20E)和保幼激素类似物(Methoprene)按照2μg/头的剂量注射到5龄第3天幼虫第2~3胸节间,qRT-PCR检测幼虫翅原基组织中的Bm Met1受到Methoprene的诱导上调表达,且在处理2 h后表达水平最高。上述结果暗示Bm Met1可能参与了保幼激素对家蚕翅原基生长分化的调控。     

家蚕血球的生成机理

家蚕具有开放式的循环系统,各个器官直接沉浸在血液中.幼虫的背中线上有1条背血管,习惯上称之为心脏,背血管通过伸缩运动来提供动力以维持血液循环.家蚕的血液中则存在着很多细胞,即血球细胞.血球细胞在家蚕的代谢、变态以及免疫等方面承担着重要角色,与其生长发育及生理变化有着密切的联系.而血球细胞又是由造血器官产生并释放到血液中的,血液中的血球还可以通过有丝分裂进行增殖.造血器官紧密附着在翅原基的内侧,解剖时很难明确地将两者分开,因此习惯上被统称为翅原基-造血器官复合体,共有4个.本文就家蚕幼虫血球的生成机理作一综述.     

家蚕微粒体 GST 的鉴定与序列分析

微粒体 GSTs(microsomal glutathione S-transferases,mGSTs)是广泛分布于动物、植物、细菌等生物体中的多功能酶类,具有对药物解毒和抗氧化等功能。作为一类膜蛋白,在研究手段上难于胞质型 GSTs(cytosolic GSTs),迄今为止在昆虫中较少展开功能研究。本研究在基因组水平对家蚕 mGSTs 进行了分析,共鉴定出 BmmGST1和 BmmGST2两个基因,它们位于家蚕15号染色体,呈串联排列,无内含子插入。BmmGST1和 BmmGST2编码的蛋白分别含有151和150个氨基酸残基,分子量为16.9 kD 和16.7 kD。进化分析表明,家蚕 mGSTs 可能是由于世系特异扩增而产生的两个拷贝。分析表达序列标签证实 BmmGST1在5龄3 d 幼虫的翅原基、丝腺和卵巢组织表达。基于组织和发育时期芯片,BmmGST2在各组织和发育期均有表达信号。家蚕与其他昆虫、大鼠的 mGSTs 序列高度保守,是否也有类似于哺乳动物中的功能值得进一步研究。     

家蚕保幼激素信号途径中转录因子BmKr-h1的基因克隆与表达分析

Krüppel homolog 1(Kr-h1)是含有C2H2锌指结构的转录因子,在昆虫变态发育中起重要作用。从家蚕5龄第3天幼虫的表皮中克隆了Bm Kr-h1基因,该基因全长c DNA为1 918 bp,其中开放阅读框1 047 bp,GC含量42.2%,编码348个氨基酸。氨基酸序列比对分析发现大部分昆虫物种的Kr-h1都含有8个锌指结构,暗示该蛋白质的功能具有一定的保守性。通过生物信息学方法预测Bm Kr-h1不含信号肽和糖基化位点,但含有19个可能的磷酸化位点,暗示其活性可能受到磷酸化和去磷酸化修饰的影响。利用原核表达系统表达获得了可溶的Bm Kr-h1蛋白并制备了抗体。Western blot和半定量RT-PCR检测的结果显示,不论在mRNA水平还是蛋白质水平,Bm Kr-h1在家蚕幼虫5龄初期和吐丝期的翅原基都有较高水平表达,而在蛹期的表达量较低。用保幼激素(JH)类似物Methoprene和蜕皮激素(20E)分别注射家蚕5龄第3天幼虫,发现2种激素均能诱导蚕体内Bm Kr-h1的表达上调。免疫组织化学结果显示,Bm Kr-h1在5龄第3天幼虫各组织中的表达量很低,而在吐丝期的中肠、脂肪体和表皮中都有一定水平的表达,暗示其可能参与家蚕蜕皮变态的过程。上述结果表明Bm Kr-h1可以响应JH和20E的诱导,提示其在家蚕的变态发育中发挥作用。     

重要外文学术期刊发表蚕学论文简介

<正>1 Du M F,Liu X G,Liu X M,Yin X M,Han S Y,Song Q S,An S H.Glycerol-3-phosphate O-acyltransferase is required for PBAN-induced sex pheromone biosynthesis in Bombyx mori.Sci Rep,2015,DOI:10.1038/srep08110题目甘油-3-磷酸酰基转移酶参与家蚕性信息素的生物合成过程摘要昆虫雌蛾通过释放性信息素吸引雄蛾与之交配。已有研究表明,性信息素的合成和分泌受到性信息     

柞蚕蛹期血淋巴蛋白质的等电聚焦分析

<正> 昆虫血淋巴是细胞外体液,浸润着虫体内所有组织和细胞。全变态昆虫的蛹期是重要的变态期,在此期间,进行着幼虫组织的分解和成虫组织形成。血淋巴中蛋白质种类的变化情况,是昆虫生理学者关注的问题之一。柞蚕是典型全变态昆虫,柞蚕蛹期里翅芽发育,与此同时,在雄蛹中睾丸进一步发育成熟,而在雌蛹中卵巢开始发育,直至完全成热。因此,有必要分析柞蚕蛹期血淋巴蛋白质种类及其消长变化特点,为逐步深入阐明蛹期成虫器官芽生长发育过程中,利用血淋巴中的蛋白质致使血淋巴蛋白质种类出现有关变化,提供分析资料。 关于昆虫血淋巴蛋白质的分析工作,过     

回魂虫

任何一种昆虫的名字,往往都分为"学名"和"俗名"两类,比如"圣甲虫"是鞘翅目金龟亚科蜣螂的俗名,"钴耳虫"是有翅亚纲革翅目蠼螋的俗名,"花姑娘"是同翅目蜡蝉科斑衣蜡蝉的俗名.不过,相比这些昆虫的俗名,直翅目昆虫山沙螽的俗名"回魂虫"则显得无比诡异.     

紫花苜蓿根颈芽发育成枝过程中叶元的发生模式研究

叶元由节、节间、叶器官以及叶腋下的侧生分生组织组成,是植物茎枝生长发育的基本单位。本研究首次采用扫描电镜技术,通过跟踪观察WL168紫花苜蓿根颈芽从萌发至孕蕾期顶端分生组织的微形态发育过程,初步探讨了苜蓿叶元的发生发育规律。结果显示,在苜蓿叶元发生过程中,复叶原基以向顶式的模式形成。腋芽原基和复叶原基均起源于顶端分生组织,但两者并非同步生长,苜蓿叶元的发育过程由此表现出两种模式:模式Ⅰ和模式Ⅱ。模式Ⅰ,复叶原基发育能力强,腋芽原基在侧小叶原基形成后才出现,发育速度缓慢;模式Ⅱ,腋芽原基在托叶原基形成后便开始发生,相对模式Ⅰ发生时间提前,生长速度明显快于复叶原基和生长锥。苜蓿根颈芽在返青出土前,其叶元以模式Ⅰ发生,出土后,转变为模式Ⅱ。当地上叶元数增加到16~17时,腋芽原基发育为花序,小花原基开始出现。分析表明,根颈芽叶元的发生由模式I转向模式Ⅱ是苜蓿营养生长向生殖生长转变的标志,苜蓿根颈芽在返青出土前已完成了其营养器官的发生,出土后即转入成花过渡期。     

家蚕核糖体18S RNA基因的序列分析及分子系统学研究

为研究家蚕18S DNA基因的特点及分子进化,以家蚕丝腺为材料提取家蚕基因组DNA,通过PCR扩增、测序鳞翅目家蚕(Bombyx mori)核糖体小亚基18S RNA基因(18S rDNA)的全序列,将该序列与等翅目、直翅目、衤责翅目、鞘翅目、膜翅目、双翅目、捻翅目、弹尾目、蜉蝣目各一种昆虫的18S rDNA进行了比较。用DNAstav软件分析并进行序列比对,结果表明,昆虫18S rDNA有4段序列较为保守,以18S rDNA比对的第2保守区段构建的分子系统发育树表明鳞翅目和双翅目、膜翅目、鞘翅目进化关系最近,等翅目、直翅目、衤责翅目进化上较为接近,捻翅目昆虫与弹尾目昆虫的亲缘关系较为接近,捻翅目在分类上应是一种古老的昆虫。