BmLSP基因启动子驱动DsRed在转基因家蚕中的表达分析

家蚕幼虫血清蛋白(BmLSP)是由脂肪体细胞合成的一种贮藏蛋白,是研究家蚕幼虫期发育调控的理想靶标。基于家蚕基因组数据,克隆了BmLSP基因5'端侧翼区～1.6 kb的调控序列,构建成以红色荧光蛋白基因DsRed为报告基因的pig-gyBac表达载体并进行转基因注射,在个体水平上验证该启动子的特性。结果表明:BmLSP-DsRed表达框以单拷贝形式整合至家蚕基因组;DsRed在转基因家蚕脂肪体中特异转录表达,其时期表达特征与BmLSP基因基本一致,随发育阶段的不同呈现有规律的变化,即幼虫期表达,但1龄、2龄眠期不表达,3龄、4龄眠期有微弱表达,上蔟后表达量逐渐降低直至化蛾阶段消失。提示BmLSP可能通过其启动子区的特异元件受激素的精确调控而行使功能。     

家蚕5龄幼虫后部丝腺细胞酶基因表达的比较分析

基于了解家蚕后部丝腺细胞分泌丝素蛋白基因的表达调控信息,阐明蚕茧高产的机理,根据EST分析结果,分析了家蚕5龄幼虫不同发育时期后部丝腺细胞中酶基因的表达谱特征。发现家蚕5龄幼虫第1天和第5天的生理生化反应涉及氧化还原酶的数量最多,达到30个,转移酶数量达28个,水解酶数量达22个,合成酶数量达12个,裂合酶数量达6个,异构酶数量最少,只有4个。这6种酶基因在家蚕5龄第1天和第5天之间表达差异不大,表达频率超过10次的酶只有细胞色素C氧化酶亚基Ⅰ、细胞色素C氧化酶亚基Ⅲ、S腺苷甲硫氨酸合成酶和肽基脯氨酸顺反异构酶。上述结果暗示家蚕5龄不同时期,丝素蛋白合成能力的差异与酶分子的数量关系不密切。     

不同家蚕品种与野桑蚕大龄期幼虫血淋巴和体壁中的多酚氧化酶活性检测分析

多酚氧化酶(PPO)在昆虫的变态发育和免疫防御中有重要作用。选择菁松、黑缟和大造3个家蚕品种及来自桑园的野桑蚕作供试昆虫,以其担负免疫功能的血淋巴和作为免疫屏障的体壁组织为材料,测定与分析家蚕、野桑蚕幼虫大龄期及化蛹前血淋巴和体壁中的PPO活性变化。3个家蚕品种幼虫血淋巴中的PPO活性由高到低依次为菁松、黑缟、大造,体壁中的PPO活性由高到低依次为大造、黑缟、菁松。野桑蚕幼虫不论是血淋巴还是体壁,其PPO活性均低于家蚕,其中血淋巴的PPO活性显著低于家蚕。家蚕幼虫血淋巴的PPO活性在整个5龄期都较高,体壁的PPO活性则是在5龄中后期和上蔟期较高。野桑蚕幼虫血淋巴的PPO活性在5龄中期较高,体壁的PPO活性则是在5龄末期较高。另外发现2个供试家蚕品种幼虫血淋巴和体壁间的PPO活性变化呈完全相反的情况:菁松的幼虫是血淋巴中的PPO活性较高,体壁中的PPO活性较低;大造的幼虫是血淋巴中的PPO活性较低,而体壁中的PPO活性较高。上述结果提示:家蚕、野桑蚕幼虫的PPO活性变化具有明显的发育时期和组织特异性,且家蚕的PPO活性高于野桑蚕,家蚕品种间的PPO活性的组织差异性也不尽相同。这些结果为研究家蚕蜕皮变态过程中的体壁形成和先天免疫功能等提供了新的信息。     

桑叶育和人工饲料育家蚕蛹期转录组的差异分析

用人工饲料饲养的家蚕存在生长发育状况差、产丝量低、造卵数少、活力弱等问题.为解析造成这些问题的分子机制,采用高通量测序的方法,比较桑叶育和人工饲料育家蚕化蛹第3天雌雄蛹的转录组差异.结果显示,与人工饲料育家蚕相比,桑叶育家蚕雌蛹中共鉴定出61个差异表达基因,其中45个基因上调表达,16个基因下调表达;雄蛹中共鉴定出227个差异表达基因,其中134个基因上调表达,93个基因下调表达.结合GO分析和KEGG通路分析,发现雌蛹中差异表达基因显著富集在细胞色素P450对外源物质代谢的通路,而雄蛹中差异表达基因主要富集在糖胺聚糖降解、糖酵解和糖异生等途径.人工饲料喂养组中雌蛹的谷胱甘肽-S-转移酶基因表达显著下调,可能影响雌蚕体内激素的合成,从而影响生殖;而雄蛹中丙酮酸激酶基因的表达显著下调,可能影响正常的能量代谢,从而导致雄蛾活力不高.     

家蚕和野桑蚕酚氧化酶原基因的组织表达差异比较

酚氧化酶在昆虫体液免疫反应中起着非常重要的作用。根据GenBank中登录的家蚕和野桑蚕酚氧化酶原基因cDNA序列设计特异引物,用半定量RT-PCR方法检测了家蚕和野桑蚕各组织中酚氧化酶原基因(PPO1和PPO2)的表达谱,发现该基因在家蚕和野桑蚕组织中的表达差异较大,且具有明显的组织特异性。家蚕PPO1基因只在血液中被检出有很高的表达,而野桑蚕PPO1基因在血液和头部中均有表达,且在血液中的表达量最高;PPO2基因在家蚕组织中的表达量从高至低顺序为血液、脂肪体、卵巢、头部、表皮、精巢、中肠和丝腺,而在野桑蚕组织中的表达量从高至低顺序为血液、头部、中肠、表皮、精巢、卵巢和脂肪体,在丝腺中没有被检出有表达。推测可能是由于起源于野桑蚕的家蚕在长期的驯化及人工选择过程中引起了酚氧化酶原基因功能的变化。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂基因serpin-6在不同发育时期的表达分析

丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)是一类具有重要生理调控功能的蛋白酶超家族。为研究家蚕serpin-6基因(Bmserpin-6)在蚕体内的功能,利用半定量RT-PCR方法,分析该基因mRNA在家蚕不同发育时期的转录水平。Bmserpin-6基因在家蚕各个发育阶段均有表达,在4龄眠期、5龄6d、吐丝48h(化蛹前)和化蛹6d的转录水平较高,在5龄4d、吐丝初期和蛹末期的转录水平较低。Bmserpin-6基因在5龄期家蚕精巢和卵巢中的表达均呈现先下降后上升的趋势。研究结果表明,Bmserpin-6基因mRNA的转录具有明显的时空特异性,推测其在家蚕不同的变态发育期执行不同的功能。     

N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)对家蚕毒性的半致死剂量调查

N-甲基-N-亚硝基脲(MNU)是一种能诱导生物体产生随机点突变的烷化剂。为了完善利用MNU诱导家蚕突变的实验体系,用MNU处理家蚕品种大造的5龄第3天幼虫、化蛹第5天蛹、羽化当天的雄蛾及产后4～6 h的受精卵,通过Bliss法计算MNU对家蚕的半致死剂量(LD50)。结果显示MNU对不同发育时期家蚕的LD50值存在一定的差异:MNU对家蚕5龄第3天幼虫雌雄个体的LD50分别为28.735、20.157μg/头;对化蛹第5天蛹雌雄个体的LD50分别为56.466、54.672μg/头;对羽化当天的雄蛾的LD50为273.94μg/头;对产后4～6 h的受精卵的LD50为7 288.8μg/mL。实验数据表明,家蚕幼虫对MNU的毒性耐受能力差,蛾和卵的耐受能力较强;雌性个体对MNU毒性的耐受能力比雄性个体更强。     

家蚕性别与乙酰胆碱酯酶基因(ace1、ace2)表达的关系研究

为了研究家蚕性别与两种乙酰胆碱酯酶基因转录表达的关系,采用辛硫磷对5龄第3d的雌雄家蚕进行诱导,采用半定量RT-PCR方法,研究两基因在雌雄家蚕的脑和脂肪体中的表达特征。研究结果表明,农药诱导后在雌雄家蚕的脑表达量均有所增加,雌家蚕ace1,雄家蚕ace1,雌家蚕ace2,雄家蚕ace2表达程度分别增加了70.50%、5.76%、217.00%、35.83%;在家蚕的脂肪体中ace1的表达量减少,ace2的表达量略有增加,且雌家蚕ace1,雄家蚕的ace1表达程度分别减少了5.37%、34.90%,雌家蚕ace2雄家蚕ace2表达量分别增加了9.32%、6.96%。研究表明,ace1和ace2在雄家蚕的脑组织中的表达量高于雌性家蚕,推测这可能是导致雌雄家蚕对农药抗性差异的原因;在农药诱导后,ace2在脂肪体里的表达和ace1的表达趋势相反,推测ace2在农药中毒发挥更加重要的代谢作用。本研究结果为家蚕的抗性品种选育和开发针对鳞翅目害虫的高效杀虫剂提供了新的信息。     

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。     

家蚕模式识别受体PGRP、βGRP编码基因的克隆鉴定及表达谱分析

模式识别受体(PRR)是生物体先天免疫系统中免疫受体的代表,对生物体的生存极为重要。克隆鉴定了家蚕的14个模式识别受体编码基因,包括10个肽聚糖识别蛋白(PGRP)基因和4个β-葡聚糖识别蛋白(βGRP)基因,并得到了BmPGRP-S3、BmPGRP-S4和BmPGRP-L5的完整编码序列。家蚕PGRP的长型和短型亚家族都具有典型的酰胺酶活性结构域,短型亚家族具有信号肽,长型亚家族则没有信号肽。5个PGRP长型亚家族基因成簇分布于第1号染色体;5个PGRP短型亚家族基因中有2个分布于第9号染色体,有3个分布于第16号染色体。家蚕βGRP家族成员都具有信号肽,其中BmβGRP1-3成簇分布于第11号染色体,编码蛋白不具有典型的葡聚糖结合结构域;BmβGRP4独立分布于第22号染色体,编码蛋白具有典型的葡聚糖结合结构域。基因芯片数据分析表明,BmPGRP-L5和BmβGRP1在5龄第3天幼虫各组织中没有表达,其余12个模式识别受体基因为多组织表达,但在丝腺组织中均无表达。在这12个模式识别受体基因中,BmPGRP-L3等6个模式识别受体基因在中肠组织中的表达水平偏高;BmβGRP3、BmβGRP4和BmPGRP-L3、BmPGRP-L4等在家蚕生殖腺中的表达水平较高。在生殖腺以外的其他各组织中,这12个基因的表达不具有雌雄差异性。BmβGRP1在家蚕各发育时期没有表达,BmPGRP-L5主要在变态发育的转折期表达,其余12个模式识别受体基因在各发育时期均有表达,并从5龄第3天幼虫到上蔟第2天有较高水平的表达,雌雄个体间无表达差异性。由此说明这些模式识别受体基因的表达具有一定的组织性和发育时期性。给人工饲料无菌饲养的家蚕5龄第3天幼虫分别添食大肠杆菌、家蚕黑胸败血菌和家蚕白僵菌,对免疫诱导3、6、12和24h的家蚕进行个体水平的实时荧光定量PCR检测,发现PGRP长型亚家族基因BmPGRP-L1、BmPGRP-L3和短型亚家族基因BmPGRP-S1-3均能被这3种微生物诱导上调表达;βGRP基因家族中的BmβGRP3、BmβGRP4也能被3种微生物诱导上调表达。同时对诱导12h时家蚕各组织中14个家蚕模式识别受体基因的表达谱进行分析,结果显示经3种微生物分别诱导后,家蚕头部组织中BmβGRP2、BmβGRP4、BmPGRP-L2和BmPGRP-S1、BmPGRP-S3-5均上调表达;表皮、中肠和脂肪体中仅有BmβGRP3、BmPGRP-L4等少数模式识别受体基因上调表达。     

柞蚕微孢子虫侵染后柞蚕5龄雌雄个体血淋巴蛋白质含量和组成的变化及差异分析

以柞蚕5龄幼虫为材料添食柞蚕微孢子虫(Nosema pernyi,Np),通过测定与分析不同性别5龄幼虫血淋巴蛋白质含量和组成变化的差异,为探究柞蚕对柞蚕微孢子虫感染的免疫应答提供依据。感染柞蚕微孢子虫的不同性别柞蚕5龄幼虫的血淋巴蛋白质含量随蚕体发育进程出现不同的变化:雌性个体与雄性个体分别在添食Np后24 h与48 h,血淋巴蛋白质含量极显著增加(P<0.01),且持续至添食后96 h,其中雌性个体的血淋巴蛋白质含量又极显著高于雄性个体(P<0.01);在添食Np后120 h,雌、雄个体的血淋巴蛋白质含量与对照组无显著性差异(P>0.05)。SDS-PAGE分析表明,添食Np后的柞蚕5龄幼虫血淋巴蛋白质组成与对照组基本一致,均显示出20条分子质量在20.1～97.2 kD的蛋白条带,其中雌、雄个体在添食后96 h,大小约44 kD的蛋白条带明显加深,大小约28 kD的蛋白条带雌性个体在添食后144 h、雄性个体在添食后120 h明显加深,且雄性个体在添食后120～168 h大小约42 kD的蛋白条带明显加深,但在添食后192 h与对照组无明显差异。研究结果说明Np侵染后,柞蚕5龄幼虫血淋巴蛋白质的含量及组成均产生了一定的变化,并且雌雄个体间的变化存在差异。     

重离子射线照射对家蚕造血器官的生理效应

用碳离子和氦离子射线局部照射家蚕 5龄第 3日幼虫的造血器官 ,调查了对循环血球密度和种类 ,以及其后生长发育和变态的影响。照射后家蚕变态困难 ,结茧率、化蛹率和羽化率显著降低 ;幼虫血液中血球密度在照射后 8～ 2 4h短暂上升 ,随后快速下降 ,5龄后期血球密度显著低下。上述变化程度随射线剂量增加而更加显著 ,而两种离子射线之间没有明显差异。血液中各种血球的比例虽然没有很大变化 ,但照射后出现了一种大型血球。     

咪唑类化合物YA20对家蚕眠性和变态的影响

本文探讨了咪唑类化合物YA20对家蚕第四龄及熟蚕的生理效应。(1)第四龄48小时的蚕经结扎去头,导致去头蚕产生蛹态,用1000ppm的YA20或50-1000的保幼激素类似物738的丙酮液分别浸渍处理,去头蚕在蜕皮后保留幼虫态,若用100-1000ppm的YA20丙酮液浸渍熟蚕,则熟蚕蜕皮后产生幼虫态,表明YA20具有保幼激素类似物的效应。(2)四龄蚕初期连续添食YA20 48小时,可有效诱导三眠蚕,与正常四龄蚕相比,三眠蚕血淋巴中蜕皮激素的滴度高峰期被明显推迟。但是,用植源性蜕皮激素及YA20同时添食,则可完全抑制三眠蚕的发生,还讨论了YA20在不同条件下产生的抗保幼激素、抗蜕皮激素及保幼激素类似物等三种作用。     

家蚕血液超氧化物歧化酶活力及其影响因素

家蚕血液超氧化物歧化酶（SOD）随着蚕的发育而呈现有规律的动态变化：幼虫4龄期SOD活性高于5龄，同一龄中以龄初和龄末较高，而中期较低；化蛹后．SOD活性迅速增加，蛹中期活性达到最大值，随后迅速下降直至羽化；雌蚕的SOD活性均高于雄蚕，但蛹期SOD活性却以雄性较高；不同蚕品种间SOD活力有较大差异；SOD活力与饲料也有很大关系，人工饲料有蚕的活力显著高于桑叶育蚕；氟化物处理在初期引起SOD活性上升，但随后即下降并低于对照。研究认为，家蚕体内SOD活性与蚕的发育、变态及健康状况具有密切的关系。     

家蚕多梳蛋白家族基因BmPsc的全长序列克隆及表达分析

多梳蛋白(polycomb group,PcG)基因Bmi-1(B cell-specific MLV integration site-1)与人类造血干细胞以及多种肿瘤干细胞的维护相关,Bmi-1蛋白具有典型的N端Ring结构,通过结合核小体并抑制其重塑以实现抑制关键基因转录,具有沉默目的基因的功能。Bmi-1在昆虫中的同源基因为Psc(posterior sex combs)。采用RACE技术获得家蚕Psc基因(BmPsc)全长4 084 bp的序列。该基因位于家蚕第4号染色体上,是一个单外显子基因,ORF为3 291 bp,编码1 096个氨基酸,蛋白质分子质量121 kD,等电点(pI)为9.83;同源序列比对发现BmPsc与赤拟谷盗(Tribolium castaneum)的Psc基因序列有58%的相似度,与果蝇(Drosophila melanogaster)的Psc基因序列仅有34%的相似度;氨基酸序列分析显示BmPsc具有保守的N端Ring结构。利用qRT-PCR检测家蚕5龄第3天幼虫各组织以及5龄各时期幼虫血液中BmPsc基因的表达水平,发现BmPsc在各组织均有表达,在精巢以及卵巢中的表达明显较高,其次是翅原基(含造血器官),在循环血液中也有较高表达;在5龄各时期幼虫血液中的表达呈一定规律性,于蜕皮后的5龄第2天以及进入变态前的5龄第6天出现表达峰值,而在5龄中期(第4～5天)为表达低谷。研究结果为进一步阐释该基因在细胞水平以及个体水平对干细胞分化的抑制作用奠定了基础。     

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。     

桑树不同季节施用杀虫剂虫螨腈对家蚕的残留毒性调查

虫螨腈因其对家蚕的低毒性而成为桑树害虫防治药剂之一。为了确保桑园施用虫螨腈对家蚕的安全性,分别于春、夏、秋季对桑树喷施虫螨腈后,调查药剂对家蚕的残毒性及家蚕的中毒情况,结果表明不同季节桑树喷施虫螨腈对家蚕的残毒性差异较大。夏季以24%虫螨腈悬浮剂3 000倍稀释药液喷施桑树后3 d采叶饲养对3龄期家蚕基本安全,1000、2000倍稀释药液喷施后5d采叶饲养对3龄期家蚕已无致死性;春季3种浓度药液喷施后7 d采叶饲养仍造成3龄期家蚕100%死亡。夏蚕期3龄期家蚕饲喂1000倍稀释药液喷施后1h的桑叶后即出现中毒死亡,而中秋蚕期、春蚕期的3龄期家蚕食下相同毒叶分别在1、3d后才出现中毒死亡现象。此外,调查虫螨腈对不同龄期家蚕的残毒性,表明对5龄期家蚕的残毒性明显低于3、4龄期的家蚕,因此建议在家蚕4龄期之前尽量不用虫螨腈防治桑园害虫。     

“荧光”蚕品种雌雄荧光色素的定性及相对量分析

用高效液相色谱分析和纸上色层分析法 ,对家蚕“荧光”品种雌雄幼虫和茧层的荧光色素进行了定性和相对量分析。结果表明 :构成雌雄茧层荧光色素的种类无显著差异 ,雌雄茧荧光色不同的原因是组成茧荧光色的各种荧光色素相对量不同 ;茧层中的一种Rf值为 0 77的黄荧光色素 ,在熟蚕丝腺中没有检出 ,说明营茧过程中有新的荧光物质形成或有较大的变化 ;5龄幼虫不同发育时期 ,雌雄各荧光色素的相对量不同 ,以荧光黄色素为例 ,雄性随日龄的增加其相对量不断增加 ,而雌性则以 5龄 96h为最高 ,其后逐渐下降 ;雌性幼虫肠壁组织中的Rf值为0 19和 0 5 9的两种明黄色荧光色素 ,雄性幼虫和雌性幼虫的其它组织中没有检出 ,说明雌雄幼虫在色素代谢上也存在差异     

高锰酸钾对农药阿维菌素的解毒试验

阿维菌素是一种高效杀虫杀螨剂,与强氧化剂高锰酸钾混合后能明显降低对家蚕的毒性。被稀释2500倍的阿维菌素污染的桑叶经用稀释1000倍的高锰酸钾溶液浸泡后,给5龄第三天家蚕添食24h,然后正常饲养至上蔟,部分可结茧。依据试验结果认为:桑园被阿维菌素污染后,通过用高锰酸钾溶液浸泡处理,可减少部分蚕茧生产损失。