柞蚕己糖激酶基因的组织表达特征及在解除滞育和蛹发育期的表达与酶活性变化

昆虫能够将消化吸收的葡萄糖在脂肪体中转化为海藻糖或作为糖原储存,当机体需要能量时,海藻糖再转化为葡萄糖进入糖酵解途径,己糖激酶(hexokinase,HK)是在此转化过程合成中间代谢物葡萄糖-6-磷酸的限速酶。为研究柞蚕蛹解除滞育及发育过程中的糖类代谢规律,克隆了柞蚕2个己糖激酶同工酶基因,分别命名为Ap HK1和Ap HK2(Gen Bank登录号:KY624592,KY624593)。2个基因的ORF全长分别为1 455 bp、1 362 bp,编码484、453个氨基酸。系统进化分析柞蚕HK1和HK2蛋白分布于2个不同的进化分支,不同种类昆虫的同一类型HK具有更高的同源性。柞蚕5龄幼虫各组织中,2个HK基因在脂肪体中的表达水平都较高,Ap HK2在各组织中均有表达,分布比Ap HK1更广,且在中肠、肌肉内也有较高表达。以一化性柞蚕滞育蛹的脂肪体组织为材料,采用qRT-PCR分析长光照(17 h/d)处理解除柞蚕蛹滞育及蛹发育过程中HK基因的表达规律,结果表明:2个HK基因的表达量在处理后21 d明显升高,其中Ap HK2的表达量升高了3.1倍;化蛹后42 d,Ap HK1的表达量升高了2.8倍,而Ap HK2的表达量无显著变化。同时测定蛹脂肪体中己糖激酶的活性在长光照处理下高于对照组,前期呈现上升趋势,处理后28 d达到最高值,此后逐渐下降并于处理后35 d趋于稳定;测定蛹血淋巴中葡萄糖含量呈先下降后上升的趋势,这与脂肪体中己糖激酶的活性具有相关性。研究结果显示柞蚕滞育蛹解除滞育及发育过程中己糖激酶基因表达上调,在蛹发育中期己糖激酶酶活力及葡萄糖含量之间呈现出互补关系,即己糖激酶的活性增强,血淋巴中葡萄糖的含量减少。     

2个柞蚕诱导型HSP70基因的克隆及热应激表达特征

研究柞蚕热休克蛋白基因在高温胁迫下的表达变化,有助于从分子水平解析柞蚕对高温的应激反应机制。采用RTPCR技术从柞蚕蛹脂肪体组织中克隆了2个热休克蛋白70基因Ap HSP70-1(Gen Bank登录号:KR821069)、Ap HSP70-2(GenBank登录号:KT225460),2个基因的开放阅读框(ORF)均为1 905 bp,编码634个氨基酸,蛋白质具有细胞质特征基序,推测为诱导型热休克蛋白,其序列N端为高度保守的ATPase功能域,C端为多肽结合功能域,是差异位点的主要分布区域。Ap HSP70-1和Ap HSP70-2蛋白之间的序列相似度为86.91%,二者与Ap HSC70蛋白序列的相似度分别为71.82%和70.14%。半定量RT-PCR检测显示,高温(43℃)诱导后柞蚕蛹脂肪体组织中Ap HSP70-1、Ap HSP70-2基因的表达量明显升高,而Ap HSC70基因的表达量变化不大;相对于Ap HSP70-2,正常环境下Ap HSP70-1在柞蚕蛹各组织中几乎不表达,但热激后被诱导表达。qRT-PCR检测高温(43℃)诱导处理后柞蚕蛹脂肪体组织中的Ap HSP70-2表达量上调了6.32倍,Ap HSP70-1的表达量上调了4.18倍。推测克隆的2个Ap HSP70基因在柞蚕应对热激胁迫的反应中发挥重要作用。     

家蚕Polycomb家族基因BmEsc功能结构域编码序列的克隆及表达分析

Polycomb蛋白(polycomb group proteins,PcG)主要包含PRC1和PRC2 2个核心蛋白质复合体,其中PRC2在靶基因转录抑制起始阶段发挥作用,ESC作为PRC2的一个关键蛋白质,通过参与组蛋白H3K27me3的修饰来抑制基因转录。为了研究家蚕PcG蛋白的功能,克隆了长度为876 bp的家蚕Esc基因(BmEsc)WD40功能结构域编码序列,构建重组表达载体转化大肠杆菌BL21(DE3)感受态细胞后,成功表达并纯化了目的蛋白质,可用于进一步的抗体制备和功能研究。利用实时荧光定量PCR检测BmEsc基因在家蚕不同发育时期的表达特征:非滞育卵中该基因的表达水平在卵期1~5 d相对较高,而滞育卵中该基因在卵期1~2 d的表达量低于非滞育卵,卵期6~9 d的表达量却高于非滞育卵,并保持较稳定水平;该基因在各龄幼虫龄中期的表达量较低,在5龄1~3 d和化蛹前的一段时期表达量较高,在蛹期的表达水平变化不大。初步推测BmEsc可能在家蚕早期胚胎发育、滞育卵中的靶基因沉默以及在幼虫蜕皮前后和化蛹变态前的组织分化过程中发挥重要作用。     

豫大一号柞蚕蛹药物解除滞育技术试验

为探讨一化性柞蚕新品种豫大一号解除滞育的药物剂量问题,解决河南柞蚕区秋用新品种供应问题,对一化性柞蚕蛹进行β-蜕皮激素微量注射,促使其解除滞育进而羽化产卵的试验。结果表明,当药物稀释倍数为1∶17～1∶18时,羽化率均能达到94%～96%,并且死蛾率低,单蛾产卵量和蚕卵孵化率与正常制种基本一致。     

qRT-PCR检测柞蚕中肠热休克蛋白基因ApHSC70对微孢子虫入侵的响应

为证实柞蚕热休克蛋白在柞蚕防御体系中的作用,利用RT-PCR技术在柞蚕5龄幼虫中肠组织克隆了一个热休克蛋白基因Ap HSC70(Gen Bank登录号:KJ437496),并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)检测该基因在感染柞蚕微孢子虫的柞蚕中肠中的表达变化。该基因的开放阅读框(ORF)长1 959 bp,编码652个氨基酸,预测蛋白质分子质量为71.49 k D,等电点(p I)为5.38,具有细胞质特征基序,推测为一种组成型热休克蛋白;Ap HSC70与斜纹夜蛾、棉铃虫同源蛋白质的序列相似度最高,分别达96.94%、96.33%。感染柞蚕微孢子虫后0~9 h的柞蚕5龄幼虫中肠组织中,Ap HSC70基因转录水平变化不大,但感染后12 h该基因的转录水平开始升高,至感染后21 h达到最高值。研究结果表明,柞蚕中肠组织的Ap HSC70基因在柞蚕微孢子虫入侵时的表达变化呈现出一定的应激响应,表达量最高可上调近5倍,推测该基因可能参与了柞蚕的免疫防御过程。     

一化性柞蚕蛹药物解除滞育技术试验初报

为促使一化性柞蚕蛹解除滞育,羽化产卵,破解河南柞蚕区秋季缺种问题,对春蚕蛹进行了微量β-蜕皮激素注射试验。试验初步表明,当药物稀释倍数为1∶16~1∶18时,羽化率可达到88.5%~95.5%,并且死蛾率低,单蛾产卵量和蚕卵孵化率基本符合制种生产要求。     

昆虫激素类似物对柞蚕滞育蛹活化作用的研究

柞蚕以蛹滞育。为了探讨昆虫激素类似物对柞蚕滞育蛹的生理作用，我们对柞蚕滞育蛹进行了注射不同种类、剂量的昆虫激素类似物的试验，现报告如下。1材料与方法1．1供试材料供试柞蚕为二化性品种杏黄的秋茧。依据柞蚕滞育蛹的形态标志[1]，确认其完全进入滞育状态。供试昆虫保幼激素类似物为JHA，为日本产增丝剂；蜕皮激素类似物MH日本产20-羟基蜕皮酮；抗保幼激素AJH为日本产咪唑类化合物SSP－1（30％粉剂）。1．2试验方法将柞蚕滞育蛹翅缘周围用70％乙醇消毒，用微量注射器将药物从节间膜注入滞育蛹体内。保护温度23℃、湿度70％。具…     

柞蚕蚕种生产技术（二）——春柞蚕制种

1 暖茧 暖茧是指人工加温补湿,促使蛹体适时发育而羽化出蛾的技术措施.柞蚕滞育蛹经过冬季的低温保护,滞育被解除而变为活性蛹.解除滞育的活性蛹在适宜的温度、湿度条件下,就会逐渐发育而羽化出蛾.但初春时气温和室温都比较低,蛹体在自然条件下发育缓慢,经历时间长,羽化出蛾、产卵较迟,不能适时孵化出蚕,不仅直接影响春柞蚕生产,而且还对秋柞蚕产生不良影响.由于蛹体发育时间长、营养物质消耗大,还会造成蛹、蛾体质弱,影响卵及幼虫的生命力;因此,需要人工加温补湿暖茧,促使蛹体正常发育,保证按时羽化、制种、收蚁.     

柞蚕的热应激行为表现及2个热激蛋白家族基因的表达特征

野外放养柞蚕常受到高温环境胁迫,研究柞蚕对高温的应激反应和耐受性机制,有利于科学评价柞蚕种质资源对环境的适应能力。调查柞蚕5龄幼虫经39℃、42℃、45℃高温胁迫1~3 h后的热应激行为表现、恢复能力和转室温饲养48 h的死亡率,结果均表现出随温度的升高与胁迫时间的延长,蚕体热激反应加剧、恢复能力降低和死亡率升高的趋势。对3个高温胁迫试验组的柞蚕5龄幼虫,每隔0.5 h取脂肪体提取RNA并逆转录合成c DNA,经qRT-PCR检测热激蛋白基因Ap HSP70与Ap HSP90的表达变化,结果显示:高温胁迫后幼虫的Ap HSP70基因表达量显著高于对照组幼虫(53~777倍),39℃与42℃胁迫试验组幼虫在处理期间该基因的表达均逐步上调至峰值后再下降,其中42℃胁迫试验组幼虫在处理1.5 h时该基因的表达即达到最大值,基因表达量变化差异更为显著,45℃胁迫试验组幼虫在处理初期该基因的表达快速上调后再缓慢下降;高温胁迫后幼虫Ap HSP90基因的表达量也明显高于对照组幼虫(6~45倍),其中42℃胁迫试验组幼虫在处理2 h时该基因的表达达到最大值,之后迅速下降。研究结果初步揭示Ap HSP70与Ap HSP90基因可能在柞蚕幼虫对高温胁迫的适应性中起重要作用。     

家蚕973项目李胜小组在昆虫激素调控方面取得重要进展

<正>2015年3月16日,《PLoS Genetics》发表了李胜研究员研究组题为"Methyl farnesoate plays a dual role in regulating Drosophila metamorphosis"的研究论文。昆虫的变态发育受蜕皮激素(20E)和保幼激素(JH)的协同调控:20E主导幼虫蜕皮和幼虫-蛹-成虫变态;JH则在幼虫蜕皮期拮抗20E作用而维持幼虫性状,从而阻止变态提前发生。经过20多年的努力,20E信号传导途径已被基本阐明;虽然发现JH至今已近80年,但     

不同光照处理对柞蚕蛹滞育解除及糖代谢的影响

以自然光处理为对照,采用不同光照时长与光照强度的日光灯照射河南一化性柞蚕品种豫大1号和辽宁二化性柞蚕品种沈黄1号的蚕茧,探讨不同光照处理对柞蚕蛹滞育解除的影响以及柞蚕蛹滞育解除过程中体内海藻糖和糖原的代谢变化。结果表明,400 lx、17 h/d的光照组合对豫大1号的滞育解除效果最好,羽化高峰期时间最早,校正羽化率为80.0%;沈黄1号在260 lx、17 h/d的光照条件下达到最高校正羽化率(89.9%),400 lx、17 h/d为羽化高峰期最早的光照组合。日光灯照射下,豫大1号的平均校正羽化率较沈黄1号低9.1百分点,羽化持续时间长19.16 d,但2种柞蚕蛹都在光照处理50 d左右达到羽化高峰期;自然光照射下,豫大1号的校正羽化率较沈黄1号的羽化率高9.4百分点。无论是在17 h/d日光灯照射还是自然光照射处理期间,豫大1号和沈黄1号滞育蛹的海藻糖含量均无明显的变化规律;豫大1号滞育蛹在自然光照射处理期间糖原含量无明显变化规律,在17 h/d日光灯照射处理期间,糖原含量呈先下降后上升的趋势,而沈黄1号滞育蛹的糖原含量在17 h/d日光灯照射和自然光照射下都呈持续下降的趋势。研究结果将为进一步阐明柞蚕蛹滞育解除过程中的糖类物质变化规律提供理论依据。     

柞蚕模式识别受体βGRP的基因克隆及序列特征和诱导表达谱分析

在昆虫的免疫防御系统中,模式识别受体介导的免疫反应起着主导性作用。采用RACE方法克隆了柞蚕的模式识别受体——β-1,3-葡聚糖识别蛋白的基因ApβGRP(GenBank登录号:JN880424)。序列分析表明:ApβGRP含有1 470 bp的开放阅读框,编码490个氨基酸;ApβGRP属于分泌型蛋白质,N端有17个氨基酸组成的信号肽,具有βGRP保守性的糖苷水解酶活性结构域(Glyco_hydro_16)。系统进化分析显示ApβGRP与家蚕的βGRP-3属于同一个分支,序列相似度为71%。利用实时定量PCR方法检测柞蚕蛹经4种微生物(革兰阳性菌Bacillus subtilis、革兰阴性菌Escherichia coli Top10、病毒Antheraea pernyi nucleopolyhedrovirus、真菌Saccharomyces cerevisiae W303-1A)诱导处理后,ApβGRP在蛹体表皮、脂肪体和血淋巴中均明显上调表达,但在生殖腺内的表达则无明显变化,该基因在中肠内仅被革兰阳性菌及真菌诱导上调表达,并且该基因对真菌的应答表达最显著,显示ApβGRP经不同微生物诱导后的表达水平以及在蛹体不同组织中的表达水平有明显差异。推测ApβGRP因具有糖苷水解酶活性结构域能水解病原体的多糖,所以可以通过与微生物表面相关分子模式的结合而识别多种微生物,并调控相关的免疫通路,在柞蚕免疫系统中发挥作用。     

柞蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂6基因Apserpin-6的克隆及功能分析

昆虫的丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)可以通过抑制丝氨酸蛋白酶的活性调控机体的免疫防御反应。依据柞蚕中肠转录组数据库中一段编码serpin的CDS序列设计正、反向引物,以柞蚕幼虫总c DNA为模板克隆得到一段全长1 239 bp的序列,经序列分析后命名为Apserpin-6(Gen Bank登录号:MF944108)。该基因编码412个氨基酸残基,其中N端第1~17位氨基酸为信号肽序列,在C端第357~391位氨基酸之间有一个反应中心环,第374~375位丝氨酸之间是预测的蛋白质裂解位点。半定量RT-PCR检测Apserpin-6在柞蚕5龄幼虫脂肪体中的表达量最高,在血淋巴和头部组织的表达量次之,在中肠、丝腺和马氏管中的表达量较低。荧光定量PCR检测在受到柞蚕肠球菌(Enterococcus pernyi)、白僵菌(Beauveria bassiana)以及柞蚕核型多角体病毒(Antheraea pernyi nucleopolyhedrovirus)侵染后的柞蚕幼虫血淋巴中,Apserpin-6的表达量均明显上升。利用在原核表达系统表达的重组Apserpin-6蛋白,对柞蚕幼虫血淋巴中的酚氧化酶原(pro PO)和酚氧化酶(PO)活性进行体外抑制试验,结果显示该重组蛋白能够抑制pro PO的活性,但对PO活性没有影响。试验结果提示,Apserpin-6可能作为一种负调控因子参与调控柞蚕血淋巴对于病原菌的免疫防御反应。     

细胞培养基MLM-45及培养条件对不同发育时期柞蚕卵巢细胞生长的影响

选择柞蚕5龄幼虫以及前滞育期、滞育期和解除滞育后发育前期、中期、后期的柞蚕蛹分离卵巢细胞,利用新研制的柞蚕细胞培养基MLM-45,在不同温度、pH值及渗透压条件下进行柞蚕卵巢细胞的体外培养,探究最佳培养条件及卵巢细胞取材的最佳发育时期。用台盼蓝染色活细胞计数方法,测定不同条件下用MLM-45培养基培养的不同发育时期柞蚕卵巢细胞的活力,当在27℃、pH 6.3、渗透压325 mOsm/kg的条件下培养30 d时,上述各发育时期柞蚕卵巢细胞的存活率最高,并且5龄幼虫、前滞育期和解除滞育后发育前期的卵巢细胞出现了增殖,其增殖率分别为54%、64%和2%,滞育期及解除滞育后发育中期和后期的卵巢细胞存活率也分别达到99.6%、96.6%和92.4%。在此最佳培养条件下,各发育时期柞蚕卵巢细胞培养2个月后其形态以圆形和椭圆形为主,尤以5龄幼虫和前滞育期蛹卵巢细胞的培养效果最好,细胞增殖7～8倍,是适于以MLM-45培养基培养的最佳发育时期柞蚕卵巢细胞。     

柞蚕滞育蛹与非滞育蛹蛋白质表达差异初步分析

柞蚕是以蛹滞育越冬的昆虫之一,研究滞育蛹及非滞育蛹的蛋白质种类及含量的变化规律,有利于其滞育机理的解明。通过SDS-PAGE获得滞育与非滞育雄性柞蚕蛹的蛋白质图谱在分子质量16～105 kD范围内均出现清晰的25条带,其中大小为79、54、48、29 kD的蛋白质表达量较高,79 kD的蛋白质为高丰度表达的大分子质量蛋白质;采用2D-PAGE技术分析,在滞育蛹蛋白质样品中检测到的总蛋白质斑点数为400个,非滞育蛹蛋白质样品中检测到的总蛋白质斑点数为619个,非滞育蛹蛋白质斑点明显增多,二者蛋白点匹配率仅为37%,蛋白质的等电点变化剧烈,差异性较大,匹配率较低。研究结果提示柞蚕蛹滞育过程中蛋白质的数量和种类发生了明显变化。     

家蚕滞育激素基因的克隆及在多化性和二化性品种间的表达差异

在之前的试验中给家蚕多化性品种马富(MF)的蛹体注射滞育激素仍无法诱导其产下滞育卵,为探究其原因,从该品种5龄第3天幼虫头部组织克隆了滞育激素基因(Bm DH)的全长c DNA,BLAST比对显示该基因编码氨基酸序列与NCBI数据库中来自家蚕二化性品种大造的Bm DH氨基酸序列(Gen Bank登录号:BAA059713)的相似度为90.1%,但存在差异的序列不包含滞育激素作用的功能区域。运用半定量RT-PCR与实时荧光定量PCR技术检测Bm DH基因在3个不同化性家蚕品种蛹期头部和卵巢的转录水平存在差异,转录水平从高到低依次为二化性家蚕品种C108,多化性品种MF、尼斯塔里;Bm DH在多化性家蚕品种MF的5龄期雌性和雄性幼虫的头部、血液、生殖腺3个组织中有转录,在中肠、丝腺、马氏管、表皮、脂肪体5个组织中没有检测到转录。研究结果初步提示:家蚕无滞育现象可能与体内滞育激素不足有关;但多化性品种MF不能被蛹期体外注射滞育激素诱导产生滞育卵与Bm DH基因的转录表达水平并无直接的关系。     

不同微生物诱导柞蚕溶菌酶基因的表达分析

溶菌酶是昆虫体液免疫的重要抗菌蛋白质,在昆虫抵御外源物质入侵过程中发挥重要作用。以柞蚕蛹为材料,采用大肠杆菌(Escherichia coli)、蛹虫草菌(Cordyceps militaris)、柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi)及无菌水为诱导源,测定不同外源物质诱导柞蚕蛹血淋巴对溶壁微球菌(Micrococcus lysodeikticus)的抑制活性,并根据柞蚕溶菌酶基因(GenBank登录号:DQ353869)设计引物,利用荧光定量PCR技术分析不同外源物质诱导柞蚕蛹血淋巴中溶菌酶基因的表达变化。4个诱导处理组的柞蚕蛹血淋巴均可以产生抑菌活性,但抑菌效果具有显著差异:诱导后72 h柞蚕蛹血淋巴产生明显抑菌效应,抑菌圈直径由小到大依次为无菌水处理组、蛹虫草菌处理组、柞蚕微孢子虫处理组、大肠杆菌处理组,且雌蛹血淋巴的抑菌活性较强。4个诱导处理组柞蚕蛹血淋巴中溶菌酶基因的表达量在诱导后4～8 h内迅速上调,雌蛹和雄蛹中的表达量分别在诱导后24h、8～12 h达到最大,其中,大肠杆菌诱导溶菌酶基因表达上调迅速,但持续时间短,而蛹虫草菌和柞蚕微孢子虫诱导溶菌酶基因的表达量高。研究结果说明柞蚕的免疫应答时间和免疫相关基因的表达水平因诱导源而不同,雌雄个体之间也有差异。     

贵州柞蚕放养技术与管理

柞蚕俗称山蚕,属于完全变态昆虫.即在一个世代中要经过成虫、卵、幼虫、蛹四个变态.柞蚕放养于野外,受外界环境影响很大.因此,必须根据蚕体生理发育,因地制宜创造有利环境,保证其健康成长,从而达到高质丰收.     

柞蚕幼虫、嫩蛹及滞育蛹营养成分的比较研究

为进一步开发柞蚕的可利用价值,对柞蚕幼虫、嫩蛹（神仙蛹）及滞育蛹的营养成分进行了分析比较,结果表明：蛋白质和脂肪含量均以滞育蛹最高,分别为59．2g／100g和12．1g／100g;总糖和粗多糖含量则以嫩蛹最高,分别为3．0g／100g和5．4g／100g,其中,嫩蛹的粗多糖比柞蚕幼虫高58．8％,比滞育蛹高74．2％;氨基酸总量嫩蛹最高为44．94g／100g,而且其天门冬氨酸和谷氨酸含量也高于柞蚕幼虫和滞育蛹,分别占氨基酸总量的10．68％和12．84％。柞蚕嫩蛹是营养价值较高的昆虫食品,具有较高的开发利用价值。     

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。