增量表达Bmlipase-1的转基因家蚕的主要经济性状调查

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)是对养蚕业危害最严重的病原之一,采用传统育种方法培育家蚕抗性品种存在经济性状和抗性呈负相关的矛盾。为了确定转基因方法能否突破该瓶颈,对先前利用家蚕品种大造建立的增量表达内源性抗病毒基因Bmlipase-1的转基因家蚕系统LI-A的主要经济性状进行调查。结果显示,LI-A的4、5龄幼虫逐日体质量及产茧量性状成绩与正常大造之间没有明显的差异,表明转基因抗病毒家蚕系统LI-A在抗性提高的同时,经济性状没有受到影响。     

BmNPV抗性差异蚕品种感染病毒后的中肠蛋白质组变化分析

为了了解家蚕受BmNPV侵染后中肠蛋白质组变化规律,探讨家蚕抗BmNPV的基因。经过对秋丰、白玉等9个不同系统的家蚕品种抗性比较试验,筛选获得BmNPV感染发病率相差72个百分点的抗性品种P50和感性品种306。采用蛋白质双向电泳技术分析比较了P50和306两品种经口接种BmNPV当天（5龄第1天）的家蚕与第4天（5龄第4天）家蚕的中肠组织蛋白质变化图谱,结果发现这两个品种感染病毒当天各有10个互不相同的特异蛋白斑点,感染第4天后306品种发现33个特异蛋白斑点,P50发现14个特异蛋白斑点,两品种的特异蛋白斑点也各不相同。这些蛋白斑点可能分别与抗性品种的抗性和感性品种的易感性有关。     

家蚕近等基因系感染浓核病毒(BmDNV-Z)前后中肠组织蛋白的差异表达分析

家蚕浓核病毒(BmDNV)是危害家蚕的主要病毒之一。为鉴定与家蚕抗病毒相关的蛋白质,以对BmDNV完全不感染的家蚕品种兰10(L10)为供体亲本,将其抗性基因导入家蚕敏感品种菁松(JS)中,构建抗性近等基因系NIL(BC6F2)。对JS及其近等基因系NIL分别用家蚕浓核病毒镇江株(BmDNV-Z)添毒,二者分别表现为高度敏感和完全不感染。对JS和NIL在病毒感染前后中肠组织蛋白双向电泳(2D-PAGE)图谱中的差异蛋白点进行串联质谱(MALDI-TOF-TOF)分析,共鉴定了41个差异表达的蛋白点,其中有35个蛋白点可能与病毒的诱导相关,有6个蛋白点可能与家蚕的组成抗性相关。鉴定的差异表达蛋白包括糖酵解酶类、能量代谢酶类、参与基因表达的蛋白质以及参与其它细胞功能的蛋白质等。选取10个差异表达蛋白点进行基因表达定量PCR分析,进一步确证了这些蛋白质在JS及其近等基因系NIL之间以及在病毒诱导前后的差异表达。例如:精氨酸激酶在NIL和JS中均可被诱导表达;V-ATP合成酶及热激蛋白HSP70只在NIL中被特异性诱导表达;烯醇化酶在NIL中的表达水平显著高于JS,且不能被病毒感染所诱导,是一个典型的组成抗性相关蛋白。鉴定出的41个差异表达蛋白点有可能参与了家蚕对BmDNV-Z的抗性。     

家蚕脂肪酶-1基因(Bmlipase-1)的启动子活性分析

家蚕脂肪酶-1(Bmlipase-1)在蚕体中肠组织中特异性表达,具有抵抗家蚕核型多角体病毒(Bm NPV)侵染的活性。用PCR方法扩增了Bmlipase-1启动子的8个不同区域片段,以绿色荧光蛋白基因(EGFP)为报告基因,分别构建重组家蚕杆状病毒并注射感染家蚕幼虫后,通过荧光观察、荧光定量PCR和ELISA方法,检测报告基因在家蚕中肠中的表达量,以明确对Bmlipase-1具有转录调控活性的启动子片段。结果表明:Bmlipase-1启动子-1 453~192 bp区域的活性最强;在-1 453~-679 bp区域有与Bmlipase-1在中肠组织特异性表达相关的启动子保守序列及1个CAAT box和大量的GATA序列等正调控元件,推测该区域可能与Bmlipase-1的组织特异性表达有关;-81~493 bp区域涵盖核心启动子区、第1外显子区和第1内含子区,含有大量Pbx-1转录因子结合位点、OTC序列和GATA序列,推测该区域发挥对Bmlipase-1转录的基础调控作用;-1 980~-1 452 bp区域存在负调控元件。研究结果有助于进一步揭示Bmlipase-1的转录调控机制。     

家蚕BmVNCP基因表达与BmNPV感染增殖相关性的鉴定分析

为解析家蚕AN品系高抗BmNPV的分子机制,采用家蚕抗性品系AN与易感品种C108杂交及多代回交,结合累代BmNPV攻毒选择,构建了高抗BmNPV的近等基因系C108＿AN;在5龄起蚕经口添食BmNPV多角体1×10⁸ mL^-1悬浊液浸渍桑叶对C108及C108＿AN攻毒,对感染后12、24、36、48、60 h的中肠组织进行转录组测序发现,C108＿AN样本中检出BmNPV基因个数与表达量均大幅减少,病毒虽然能够侵染但不能完成复制;转录组中编码230 aa的家蚕病毒核衣壳蛋白基因(命名为BmVNCP)在C108＿AN样本中显著高表达,表明与BmNPV抗性可能具有关联性。在BmN细胞中过表达BmVNCP基因可以抑制BmNPV的增殖,在BmN细胞中进行靶向BmVNCP的CRISPR/Cas9基因编辑,未能观察到BmNPV增殖和vp39基因表达的稳定增加;BmN细胞内过表达BmVNCP基因可以明显提高宿主IMD信号通路中Dredd基因的表达水平,对FADD基因转录水平无影响,PGRP-LB和PGRP-LF基因表达量极低以致qRT-PCR无法检出。...     

中国野桑蚕抗病毒蛋白基因(Lipase)的克隆与活性鉴定

从中国野桑蚕幼虫中肠细胞克隆获得了抗家蚕核型多角体病毒BmNPV的脂肪酶基因(Lipase)cDNA(GenBank:AY945212)。该基因cDNA大小906 bp,编码301个氨基酸,蛋白质分子质量约为28.9 kD。进一步克隆了其全长基因组,结果表明该基因由2 147 bp组成,包含4个外显子和3个内含子。该基因在野桑蚕体内的表达具有组织特异性,仅限于野桑蚕中肠组织表达,且在幼虫龄中表达水平较高,而在幼虫眠期和熟蚕期几乎没有表达。通过基因体外表达获得的重组蛋白Lipase,能够有效抑制BmNPV病毒对家蚕的感染,说明该蛋白具有较强的抗BmNPV的生物学活性。     

表达短lef-1dsRNA转基因家蚕对BmNPV的抵抗能力与主要经济性状

为了提高家蚕对核型多角体病毒(BmNPV)的抵抗能力,将带有BmNPV晚期表达因子基因(lef-1)dsRNA表达盒和新霉素抗性基因(neo)表达盒的转基因载体pigA3-LEF-Neo通过精子介导法导入家蚕卵,经G418和GFP双重筛选并结合分子生物学鉴定,证实获得了转基因家蚕。对G6代转基因家蚕2龄幼虫接种BmNPV,结果显示转基因家蚕的死亡率比正常家蚕(对照组)下降了10～30个百分点,表明转基因家蚕对BmNPV的抗性有所提高;对接种BmNPV的5龄转基因家蚕A、B系统的定量PCR检测结果显示,2个系统体内的lef-1 mRNA转录水平比对照组平均降低了72倍和26.5倍,最高下降了104倍,进一步表明表达lef-1 dsRNA的转基因家蚕抑制了BmNPV lef-1基因的表达。转基因家蚕的饲养成绩显示其全茧量、茧层量和茧层率等主要经济性状与正常家蚕无明显差异。     

干涉BmNPV极早期非必需基因ie-2的转基因家蚕系统构建和抗性检测

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)是严重危害家蚕的病原之一。为了探究通过转基因干涉BmNPV非必需基因抑制病毒的增殖,提高家蚕抗性的可行性,选择BmNPV极早期非必需基因ie-2作为靶标,构建转基因干涉载体,通过显微注射获得转基因家蚕系统A4Pie2H-A和A4Pie2H-B。3龄幼虫添食感染BmNPV后,A4Pie2H-A与A4Pie2H-B的幼虫死亡率分别比非转基因对照品种降低19%和24%;定量PCR结果显示A4Pie2H-A与A4Pie2H-B的幼虫体内的ie-2 mRNA表达量分别为非转基因对照品种的50%和20%,病毒DNA含量分别为非转基因对照品种的32%和12%。此外,2个转基因家蚕系统的全茧量和茧层率与正常家蚕品种比较无显著差异。研究结果表明,干涉BmNPV极早期非必需基因ie-2可以显著抑制转基因家蚕体内病毒的复制增殖,使幼虫死亡率降低。     

家蚕氨肽酶N家族基因在5龄幼虫中肠组织的表达分析

氨肽酶N(aminopeptidase N,APN)是一种偏好水解蛋白质或寡肽N端中性氨基酸的酶,在鳞翅目昆虫中主要分布于中肠上皮细胞的刷状缘囊膜上,是苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)伴孢晶体(Cry)毒素的重要受体蛋白。为了研究家蚕APN家族基因的表达特征,运用Real-time PCR技术检测分析该家族基因在不同家蚕品种幼虫中肠组织的表达差异以及同一家蚕品种幼虫中肠组织中该家族基因各个成员的表达丰度。在所有供试家蚕品种的幼虫中肠组织均可检测到APN家族基因的表达,但不同化性家蚕品种间APN基因的表达水平存在显著差异(P<0.05),而相同化性品种间的差异较小(P>0.05);在同一家蚕品种幼虫中肠组织中,APN2、APN4、APN5基因的表达量较高,而APN1及APN3基因的表达量较低。研究结果有助于进一步研究家蚕APN家族基因的作用机制,并为家蚕抗Bt品种的选育提供理论依据。     

利用转基因RNA干涉提高家蚕对BmNPV的抗性初探

基于探讨利用转基因RNA干涉技术使家蚕获得对核型多角体病毒抗性的目的,将家蚕核型多角体病毒(BmNPV)的DNA聚合酶基因、蛋白激酶(PK1)基因以及bro-d和orf1629基因的部分编码片段,分别以其反向重复的形式与家蚕Actin3启动子连接,构建了基于piggyBac转座子载体的转基因表达载体,通过显微注射于家蚕卵,获得了36~107个G1蛾区,得到了20~23头转基因阳性家蚕。经Southern杂交及RT-PCR分析表明,BmNPV的4个反向重复片段都已经导入家蚕基因组中,并且可以进行转录。攻毒实验结果表明,BmNPV的DNA聚合酶基因和PK1基因反向重复片段对病毒的增殖有抑制作用,从而使家蚕对BmNPV具有一定抗性;而BmNPV的bro-d和orf1629基因反向重复片段对病毒的增殖没有抑制作用。针对特定病毒的转基因RNAi技术有望使家蚕获得对该病毒的抗性。     

云南蚕区部分家蚕品种资源对BmNPV抵抗性的初步调查

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)是云南蚕区对家蚕危害最严重的病毒病病原。为了筛选对BmNPV具有较强抵抗能力的家蚕品种资源作为抗病育种素材,以云南省保存的18个家蚕品种(品系)为材料,于3龄起蚕经口接种BmNPV,调查不同品种(品系)对BmNPV的抵抗性。不同家蚕品种对BmNPV的抵抗能力存在显著差异,供试品种中云8B的抵抗能力最强,发病率仅为28.9%,而红云B的发病率却高达100%,品种间发病率最大相差71.1个百分点;发病率55%以下的品种多数为日系品种,但品种间发病率最高(红云B)和最低(云8B)的均为日系品种。一些对BmNPV抵抗能力较强的品种全茧量较高,但品种对BmNPV的抵抗能力与全茧量没有严格的相关关系。     

氟化物对不同抗性家蚕品种的GST和AChE酶活性影响及雌雄个体间的酶活性差异

为了探明家蚕的耐氟性机制以及耐氟性在不同性别蚕体间的差异,以家蚕耐氟品种T6和氟化物敏感品种734为材料,自5龄起蚕开始分雌雄喂食清水和200 mg/kg NaF溶液浸泡后的桑叶,检测幼虫中肠谷胱甘肽-S-转移酶(GST)和头部乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性变化。添食氟化物后耐氟和敏感家蚕品种5龄幼虫中肠的GST活力随添氟时间的变化趋势与对照组比较一致,且与对照组相比酶活性均呈增高趋势;敏感品种734添氟组5龄雌蚕的GST平均活力为雄蚕的1.486倍,耐氟品种T6添氟组5龄雌蚕的GST平均活力为雄蚕的1.529倍。敏感品种734对照组5龄幼虫在试验第3天头部的AChE酶活性显著升高,但添氟组雄蚕在试验第2天AChE酶活性即显著升高,而雌蚕的AChE酶活性在整个5龄试验期均呈平缓下降趋势;耐氟品种T6添氟组5龄雌、雄幼虫的AChE活力与对照组差异不大,酶活力随添氟时间的变化趋势也与对照组较为一致,均在第3天出现最低值;2个品种添氟组AChE酶活性的性别差异与GST相反,即雄蚕的AChE平均活力大于雌蚕。推测氟化物处理后耐氟家蚕品种仍然能够保持AChE酶活性水平,从而呈现对氟化物的耐受性;2种类型解毒酶活力在雌雄家蚕间的差异可能暗示同一品种雄蚕的耐氟能力较多涉及靶标抗性,而雌蚕的耐氟能力较多依赖于代谢抗性。     

不同家蚕品种血淋巴总SOD活力的差异及与生命力和产茧量性状的相关性

超氧化物歧化酶(SOD)是生物体内的一种重要氧自由基清除剂,并在一定程度上影响到生物体的抗逆能力。通过调查分析家蚕5龄幼虫血淋巴总SOD活力在不同地理系统、不同化性品种间和不同温湿度饲养条件下的差异,探讨通过测定5龄幼虫血淋巴总SOD活力,选择家蚕抗性品种育种材料的可行性。结果表明:常温下中系二化性品种5龄幼虫血淋巴的总SOD活力显著高于日系二化性品种和多化性品种;32℃高温、RH 95%处理一定时间后中系二化性普通品种和耐高温高湿品系总SOD活力显著升高,日系二化性普通品种和耐高温高湿品系则显著下降,但所有供试品种在35℃高温、RH 95%处理一定时间后血淋巴总SOD活力都显著低于常温常湿组。对5龄幼虫血淋巴的总SOD活力与幼虫生命率和虫蛹率的相关性统计分析表明二者之间呈显著正相关,而与茧层率之间无显著相关性。研究结果提示,5龄幼虫血淋巴总SOD活力可作为家蚕抗性育种材料选择的生化指标之一。     

野桑蚕和不同家蚕品系幼虫体内1-脱氧野尻霉素含量测定

采用反相高效液相色谱(RP-HPLC)-紫外检测法测定了野桑蚕和不同品系家蚕体内的1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)含量,并调查了家蚕5龄幼虫不同组织不同生长时期1-DNJ含量的变化。野桑蚕与家蚕、家蚕不同品系间的1-DNJ含量存在极显著差异:野桑蚕全蚕粉中1-DNJ含量最高,质量分数平均为0.427 8%;家蚕以黄血蚕最低,平均0.220 5%。家蚕5龄幼虫不同组织的1-DNJ含量也存在明显差异:家蚕血干粉中的1-DNJ含量最高,质量分数达0.848 7%;其次是中肠、体壁和脂肪体组织,分别为0.512 2%、0.472 2%、0.308 5%;而在丝腺中几乎检测不出1-DNJ。家蚕5龄幼虫体内1-DNJ含量随发育时期呈明显变化,5龄第4天含量最高,达0.329%,第5天以后迅速下降。     

家蚕黄血近等基因系差异蛋白组学分析

为了获取与家蚕黄血基因(Y)协同作用的相关蛋白的基础信息,通过双向电泳技术对家蚕黄血近等基因系5龄起蚕黄血个体和白血个体的中肠蛋白进行分离并作图像分析,发现分离出的较为清晰的蛋白点主要集中在14～80kD区域,等电点(pI)4～9。采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对其中一些差异明显的蛋白点进行鉴定,鉴定结果较为可信的5个蛋白点包括参与能量代谢、蛋白质合成等功能蛋白,这些蛋白可能与家蚕黄血性状的形成有关。采用实时定量PCR方法,对质谱鉴定出的质子转移ATP合酶β亚基2编码基因在家蚕黄血近等基因系黄血个体和白血个体5龄不同发育时期的相对表达量进行分析,结果表明该基因在2种个体中的表达均呈现明显上升的趋势,并且在黄血个体中的表达量明显较白血个体高,5龄第1-2天的相对表达量高7倍左右,提示该基因可能与家蚕的黄血性状有关联。     

不同家蚕品种对桑叶中1-脱氧野尻霉素的富集能力调查

家蚕体内的1-脱氧野尻霉素(DNJ)来源于桑叶,为筛选对食下桑叶中DNJ有较强富集能力的家蚕品种用于功能性食品及药物的开发,以18个家蚕品种和6个桑树品种为材料,采用反相高效液相色谱-紫外检测法测定供试家蚕品种5龄第3天幼虫制备全蚕粉中的DNJ含量。不同地理系统家蚕品种对食下桑叶中DNJ的富集能力存在明显差异,其中日系品种与欧系品种对桑叶中DNJ的富集能力有显著差异(前者DNJ质量分数平均为0.3007%,后者为0.2469%),中系品种的DNJ质量分数平均为0.288 0%,与日系品种与欧系品种之间无显著差异;不同眠性(三眠与四眠)家蚕品种间对桑叶中DNJ的富集能力差异不明显。18个供试家蚕品种中,中系品种797对桑叶中DNJ的富集作用最强,其全蚕粉中的DNJ质量分数达0.4345%。选择6个家蚕品种分别取食不同桑树品种的桑叶,分析全蚕粉中的DNJ含量和桑叶中DNJ含量的相关性,其相关系数为0.826 0,全蚕粉中DNJ含量最高的家蚕品种与桑品种组合为家蚕乌2与陕桑403,其次为家蚕武功土种与甜桑、家蚕798与陕桑403。     

家蚕Ssu72蛋白基因的克隆及序列与表达分析

Ssu72(suppressor of sua7-1 clone 2)蛋白的命名源于对酵母sua7-1基因突变的抑制作用,推测其在真核生物RNA聚合酶Ⅱ作用的转录过程中有重要功能。从家蚕蛹cDNA文库中筛选到家蚕Ssu72蛋白基因(BmSsu72)的cDNA序列,利用生物信息学方法分析该基因ORF为579 bp,编码蛋白质含有192个氨基酸残基,具有完整的Ssu72保守结构域,三级结构包含9个α螺旋和4个β折叠,推测α螺旋和β折叠之间可能形成锌指结构。以家蚕蛹cDNA为模板PCR克隆到BmSsu72基因的完整ORF序列,通过构建载体pET-28a(+)-BmSsu72在大肠杆菌中表达并纯化了重组BmSsu72蛋白,进而利用纯化蛋白免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体。采用荧光定量PCR检测到BmSsu72基因随着家蚕的生长发育转录水平呈逐渐下降趋势,在卵期的转录水平最高,在蛾期的转录水平最低;该基因在5龄幼虫各组织中的转录水平以马氏管最高,卵巢和丝腺次之。Western blotting检测BmSsu72在家蚕5龄幼虫各个组织中均有表达,其中在丝腺中的表达水平最高。推测BmSsu72可能与家蚕丝腺的分泌相关。