家蚕磷酸吡哆醇氧化酶基因的表达谱分析

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B6关键代谢酶磷酸吡哆醇氧化酶（pyridoxine- 5′-phosphate oxidase, PNPO）基因在家蚕不同发育阶段及5龄幼虫不同组织中的表达差异。【方法】将家蚕PNPO基因的重组表达质粒pET-22b(+)-PNPO转化入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta中诱导表达, 纯化蛋白制备多克隆抗体。分别采用荧光定量PCR和Western blot方法对家蚕PNPO基因进行了转录水平和翻译水平的表达分析。【结果】在家蚕发育水平上, 5龄幼虫的PNPO翻译量为最高。PNPO基因在5龄幼虫各组织中的转录水平由高到低依次为精巢、 头、 中肠、 马氏管、 卵巢、 表皮、 脂肪体、 丝腺; 翻译量也以精巢为最高, 其次是头、 中肠和马氏管。【结论】明确了PNPO在家蚕各发育阶段及5龄幼虫各组织中的表达情况。     

吡哆醛激酶基因在家蚕体内的时空表达特征

【目的】了解家蚕Bombyx mori维生素B₆关键代谢酶吡哆醛激酶（pyridoxal kinase, PLK）在家蚕不同组织间的表达差异。【方法】原核表达家蚕重组PLK, 获得目的蛋白制备多克隆抗体, 利用Western blot方法对PLK在家蚕不同发育时期、 5龄第3天幼虫不同组织及5龄不同日龄幼虫表皮、 头部和马氏管中的表达进行分析; 并采用实时荧光定量PCR的方法对PLK基因在家蚕不同组织中的mRNA转录水平进行比较。【结果】PLK在家蚕5龄幼虫的表达水平最高, 在5龄第3天幼虫各组织中的表达由高到低依次为： 精巢、 马氏管、 表皮、 中肠、 头部、 卵巢、 脂肪体、 丝腺; 5龄期不同日龄幼虫表皮组织的表达差异最大, 头部和马氏管中均为前期表达量稍高于后期。在转录水平方面, 精巢的表达量最高, 其次是马氏管和头部。【结论】PLK在家蚕不同发育时期及组织中的差异表达进一步证实PLK在家蚕VB6代谢中的生物学功能的重要性。     

脂多糖对家蚕幼虫Toll样受体基因BmToll9-2表达的影响

【目的】Toll样受体是昆虫Toll信号传导途径的一个重要组成成员,对激活昆虫机体对入侵病原微生物的先天免疫应答起着至关重要的作用。本研究旨在探究脂多糖对家蚕Bombyx mori幼虫中Toll样受体基因BmToll9-2基因表达的影响。【方法】利用RT-PCR分析BmToll9-2基因在家蚕大造品系4龄和5龄幼虫表皮、脂肪体、马氏管、中肠、神经、丝腺、胸部肌肉共7种组织中的表达特征;将脂多糖和大肠杆菌Escherichia coli注射到5龄幼虫体腔内,诱导其免疫系统响应,采用实时荧光定量PCR分析注射后不同时间BmToll9-2基因在中肠中的表达水平。【结果】RT-PCR结果表明,BmToll9-2基因在家蚕4龄幼虫的脂肪体、马氏管、神经和丝腺中高度表达,在5龄幼虫脂肪体、中肠、马氏管和神经中均有较高表达。实时荧光定量PCR结果显示,注射脂多糖能诱导5龄幼虫中肠中BmToll9-2基因转录,在注射后6 h时的诱导效果最好;注射大肠杆菌也能诱导BmToll9-2基因转录,在注射后3和6 h时的诱导效果最好。【结论】家蚕幼虫BmToll9-2基因在脂多糖和大肠杆菌处理后上调表达,提示BmToll9-2受体可能参与昆虫Toll样受体对脂多糖和细菌的识别过程。     

家蚕幼虫不同龄期体内主要解毒酶及其基因表达的性别差异

为了研究家蚕Bombyx mori性别与抗性的关系,本研究采用Thermo酶活性测定法和实时荧光定量PCR法,比较不同龄期雌雄家蚕起蚕体内解毒酶活性及其基因的表达差异。结果表明：解毒酶及其基因在雌雄个体之间均存在明显差异,谷胱甘肽S-转移酶活性及其基因BmGSTe5的表达量在1～3龄表现为雌蚕高于雄蚕,4龄和5龄则表现相反,其中4龄雄蚕酶活性和基因表达量分别是雌蚕的3.65倍和5.11倍,推测与雄蚕精巢在4龄初迅速发育有关。雄蚕乙酰胆碱酯酶活性在2～4龄分别是雌蚕的1.48,1.34和1.40倍;乙酰胆碱酯酶基因Bm-ace1在2龄和3龄性别差异不明显,Bm-ace2在2～4龄为雄性高于雌性,雄性分别是雌性的1.75,2.17和2.40倍,提示Bm-ace2对性别间该酶活性的差异影响较大。羧酸酯酶活性在2龄和3龄雄蚕较高,分别是雌蚕的1.23和1.87倍,4～5龄雌蚕较高,分别是雄蚕的1.23和1.22倍;羧酸酯酶基因BmCarE-5和BmCarE-10在性别间的差异规律均与酶活性相反,即羧酸酯酶表现为较高的基因表达量对应较低的酶活性,推测在家蚕体内可能存在“羧酸酯酶突变”现象。结果为研究基因表达产物的修饰方式及其功能开辟了新的研究路径,为家蚕性别与抗药性的研究提供了重要参考。     

家蚕幼虫BmToll9基因对肽聚糖和金黄色葡萄球菌的响应表达

【目的】Toll信号通路是昆虫中重要的免疫信号通路,其中Toll受体在保持Toll通路的正常免疫应答、抵抗外源病原体中起到关键的作用。本研究旨在探究肽聚糖和金黄色葡萄球菌Staphylococcus aureus对家蚕Bombyx mori Toll受体基因BmToll9-1和BmToll9-2表达的影响。【方法】将革兰氏阳性菌细胞壁主要成分肽聚糖和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌分别注射感染家蚕5龄第1天幼虫,诱导其发生免疫反应;采用实时荧光定量PCR分析注射后不同感染时间点BmToll9-2和BmToll9-1基因在家蚕幼虫中肠、表皮、脂肪体和丝腺中的相对表达水平。【结果】往家蚕5龄幼虫中注射肽聚糖或金黄色葡萄球菌后,BmToll9-2基因出现了时间和组织的差异性表达。注射肽聚糖和金黄色葡萄球菌均能诱导5龄幼虫中肠BmToll9-2基因的表达上调,注射肽聚糖和金黄色葡萄球菌分别在3和6 h时对基因表达的诱导效果最好,且注射金黄色葡萄球菌比注射肽聚糖对基因表达的诱导效果更好。注射金黄色葡萄球菌能引起5龄幼虫表皮、脂肪体和丝腺中BmToll9-2基因的表达上调,分别于注射后24, 6和24 h时诱导效果最好。注射金黄色葡萄球菌亦能诱导同源的BmToll9-1基因的上调表达。【结论】家蚕幼虫BmToll9基因在肽聚糖或金黄色葡萄球菌注射处理后均能在不同组织中发生上调表达,推测BmToll9基因参与了家蚕对肽聚糖和金黄色葡萄球菌的免疫反应。     

家蚕前部丝腺特异表皮蛋白Bm11721的鉴定及表达

家蚕的丝腺是其丝蛋白合成和分泌的器官,根据其形态和功能的不同分为前部、中部和后部丝腺,前部丝腺不具有合成丝蛋白的能力,是丝蛋白构象发生转变的场所。剪切力在丝蛋白构象转变中起到重要的作用,其在家蚕前部丝腺主要由前部丝腺逐渐变细的管腔结构和富含几丁质及表皮蛋白的坚硬的内壁提供。鉴定家蚕前部丝腺新的几丁质结合蛋白,并调查其在家蚕幼虫不同组织的表达特征。通过几丁质亲和层析的方法在前部丝腺筛选并鉴定到一个新的具有几丁质结合功能的表皮蛋白Bm11721,其编码基因编号为BGIBMGA011721(Gen Bank Accession No.NM-001173285.1)。利用原核表达系统成功表达了该蛋白,通过Ni-NTA亲和层析的方法获得了Bm11721的重组蛋白并制备了多克隆抗体。组织表达分析发现无论是转录水平还是蛋白水平Bm11721均只在前部丝腺特异表达,且Bm11721蛋白在5龄期的前部丝腺中恒定表达。免疫荧光定位结果显示Bm11721蛋白定位在前部丝腺的内膜中,推测其可能与前部丝腺的机械硬度有关,为丝蛋白的构象转变提供剪切力。     

LncRNA63及其共表达基因Hr3在家蚕中的表达和功能分析

【目的】本研究旨在通过对一个新的长链非编码RNA (long non-coding RNA, lncRNA)及其共表达基因在家蚕Bombyx mori中的表达和功能进行分析,进一步阐明lncRNA在调控家蚕变态发育中的分子机制。【方法】基于前期家蚕脂肪体转录组测序数据,我们发现在蜕皮激素20E(2 μg/μL)处理5龄幼虫早期的脂肪体中lncRNA63表达显著上调,家蚕激素受体基因Hr3与之共表达。利用qRT-PCR对lncRNA63和Hr3在家蚕不同发育时期(4-5龄幼虫、蛹和成虫)、5龄幼虫不同组织(头、体壁、血淋巴、中肠、马氏管、脂肪体、丝腺、精巢和卵巢)和2 μg/μL 20E处理2, 6, 12和24 h后5龄幼虫脂肪体中的表达谱进行分析;采用核质分离检测和原位杂交技术检测lncRNA63在家蚕BmN细胞中的定位;利用dsRNA干涉家蚕5龄幼虫个体中lncRNA63的表达,并利用qRT-PCR检测RNA干涉lncRNA63对头、丝腺、脂肪体和体壁中Hr3表达的影响。【结果】qRT-PCR结果表明,lncRNA63和Hr3在家蚕羽化前的蛹末期有一个表达高峰;二者在家蚕5龄幼虫头、体壁和丝腺中都有较高表达;lncRNA63和Hr3在2 μg/μL 20E处理2, 6和12 h的家蚕5龄幼虫脂肪体中较对照组(无水乙醇处理组)都显著上调,24 h下降到与对照组相当水平,二者的表达趋势完全一致。LncRNA63主要定位于BmN细胞核,但20E可诱导lncRNA63的核质迁移。利用dsRNA干涉lncRNA63表达后,Hr3的表达显著下调。【结论】20E不仅可调控lncRNA63的表达,还可诱导lncRNA63的核质迁移;lncRNA63可通过调控共表达基因Hr3的表达参与家蚕的变态发育过程。     

基于双元转基因CRISPR/Cas9系统的家蚕pax3基因功能分析

【目的】本研究旨在以家蚕Bombyx mori为研究模型探索pax3基因在鳞翅目昆虫中的生物学功能。【方法】利用PCR扩增验证家蚕Bmpax3外显子序列;利用qRT-PCR检测Bmpax3在5龄第3天家蚕幼虫头、表皮、脂肪体、中肠、马氏管、前部丝腺、中部丝腺、后部丝腺和生殖腺(包括精巢和卵巢)中的表达谱;利用双元转基因CRISPR/Cas9系统构建Bmpax3敲除突变体,分析Bmpax3突变对家蚕幼虫存活、体节分化及性别差异的影响。【结果】Bmpax3在家蚕5龄第3天幼虫头、中肠和丝腺中均有表达,其中在前部丝腺表达量最高。Bmpax3突变体的卵孵化率约为90%,但约有80%的突变体在1龄幼虫期死亡,有将近10%的突变个体能幸存并发育到成虫阶段,并且存活成虫数存在性别差异,雄性显著多于雌性。在幸存的成虫中,约有将近1/2的个体腹部末端体节分节异常,表皮条纹混乱,腹节腹板部分缺失,生殖器官及其周围的其他辅助器官出现发育缺陷。【结论】Bmpax3发生突变后会对家蚕的生存及形态发育产生较大的影响,提示Bmpax3可能参与了家蚕的生长发育过程。     

家蚕羧酸酯酶基因Bmae35的克隆、 序列分析及表达

昆虫羧酸酯酶是一类能对外源化合物解毒和气味分子降解的重要酶系。本研究选取在家蚕Bombyx mori幼虫嗅觉感器中有表达, 并与蛀茎夜蛾Sesamia nonagrioides触角酯酶基因Snon-EST可能为直系同源基因的Bmae35进行克隆和外源表达研究。结果表明： 该基因编码区长1 581 bp, 共编码526个氨基酸。与其他昆虫触角酯酶的多序列比对分析发现, Bmae35编码的蛋白具有酯酶活性必须的催化残基Ser191, Glu313和His429, 也保持着α-酯酶家族特征基序Gly-x-Ser-x-Gly。RT-PCR分析显示, Bmae35在家蚕5龄第3天各组织中均有表达, 其中在头、 脂肪体、 马氏管、 体壁和丝腺中的表达量较高。Bmae35在雌蛾性信息腺中表达, 并与性信息素合成呈正相关, 暗示其在信息素合成中起重要作用。构建Bmae35与pET28(a) 重组载体, 经异丙基-β-D-硫代半乳糖苷诱导,电泳检测发现该基因以包涵体形式表达, 以镍亲和层析柱纯化, Western blotting鉴定证实Bmae35在大肠杆菌Escherichia coli中正确表达并得以纯化。本实验通过对家蚕Bmae35基因的克隆、 原核表达与纯化, 为进一步深入研究其表达定位和气味降解等功能奠定基础。     

家蚕 Fhx/P25 基因的一种新的转录模式分析研究

家蚕 Fhx/P25 蛋白是丝素蛋白的主要成分之一,过去报道只在家蚕后部丝腺特异的转录表达 . 通过对大规模的家蚕 EST 序列分析发现, Fhx/P25 基因不仅在家蚕后部丝腺高效转录,而且在家蚕幼虫五龄第三天的卵巢组织及其他组织也有转录;分析还发现 Fhx/P25 基因在丝腺和卵巢组织中有不同的转录起始位点,在卵巢组织中的转录起始位点比在丝腺中的至少要提前 115 bp 左右 . 用 RT-PCR 和 FQ-PCR 进一步验证,以上分析结果均正确 . 分析还发现 Fhx/P25mRNA 存在选择性拼接 . 以上结果表明 Fhx/P25 基因并不是组织特异转录基因,它的转录表达存在复杂的调控机制,可能还有其他功能 .     

苜蓿盲蝽气味结合蛋白基因Alin-OBP1的克隆及表达谱分析

有证据表明昆虫气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)与其嗅觉识别密切相关,起着运输外界脂溶性气味分子通过嗅觉感器淋巴液到达嗅觉受体的关键作用.为了更好地了解OBPs在苜蓿盲蝽Adelphocoris lineolatus (Goeze)嗅觉识别中的作用,本研究首次克隆了苜蓿盲蝽气味结合蛋白基因Alin-OBP1 (GenBank序列号GQ477022). 测序和序列分析结果表明,该基因开放阅读框长438 bp, 编码145个氨基酸,预测分子量为15.69 kDa,等电点为5.01,N-末端疏水区包含由18个氨基酸组成的信号肽.蛋白特征分析表明,该基因翻译后的蛋白质具有昆虫气味结合蛋白的典型特征,即氨基酸序列中有6个保守的半胱氨酸残基.利用RT-PCR和Real-time PCR技术对Alin OBP1在苜蓿盲蝽成虫不同组织和各个发育阶段的表达水平进行了测定,结果显示Alin-OBP1几乎全部在触角中表达.不同发育阶段Alin-OBP1表达量不同,在5龄若虫和成虫阶段表达水平最高.结果提示Alin-OBP1可能在苜蓿盲蝽感受包括性信息素在内的外界化合物的过程中发挥着重要作用.     

家蚕羧酸酯酶基因克隆及差异表达

家蚕浓核病毒 (Bombyx mori densonucleosis virus,BmDNV)是蚕业生产上危害比较严重的一类病毒。用完全抗浓核病中国镇江株(BmDNV-Z)的家蚕品系秋丰、感性品系华八及以华八为轮回亲本回交8代和自交8代构建的近等基因系BC₈为材料,采用mRNA荧光差显技术首次分离克隆了家蚕羧酸酯酶（B. mori carboxylesterase,BmCarE）基因全长cDNA,并用实时荧光定量PCR检测了添毒后12 h、36 h、72 h BmCarE在感、抗BmDNV-Z家蚕品系中肠内的表达差异。结果表明： （1）添毒后12 h不同品系家蚕中肠BmCarE表达差异最大,抗性品系BC₈和秋丰分别是感性品系华八的17.714倍和3.602倍,三者彼此间的差异达到极显著水平;（2）同一品系添毒后12 h与添清水后12 h BmCarE表达也有较大差异, BC₈添毒是BC₈添清水的15.08倍, 秋丰添毒是秋丰添清水的3.39倍, 差异达到极显著水平,而华八添毒和添清水的BmCarE表达量均低,二者差异不显著;（3）同一品系添毒后不同时间BmCarE表达也有较大差异, BC₈和秋丰添毒后12 h BmCarE表达量最高,显著高于各自添毒后36 h和72 h表达水平,而添毒后36 h与72 h表达无显著差异;华八添毒后12 h、36 h和72 h,BmCarE表达无显著差异。上述结果提示羧酸酯酶基因可能与家蚕抗浓核病毒有一定关系。     

Characterization and affinity purification of juvenile hormone esterase from Bombyx mori

Juvenile hormone esterase (JHE) from hemolymph of the silkworm moth Bombyx mori was characterized for substrate specificity and inhibitor sensitivity. B. mori JHE hydrolyzed the juvenile hormone surrogate substrate methyl n-heptylthioacetothioate (HEPTAT) more efficiently than p-nitrophenyl acetate and 1-naphthyl acetate substrates widely used to assay total carboxylesterase activity. B. mori JHE was sensitive to 3-octylthio-1,1,1-trifluoro-2-propanone (OTFP), which was developed as a selective inhibitor for lepidopteran JHE, and relatively insensitive to diisopropyl fluorophosphate (DFP), an inhibitor of serine esterases but not of all JHEs. Affinity purification with a trifluoromethyl ketone ligand was more efficient for purification of B. mori JHE than DEAE ion exchange chromatography.     

两个单点突变对昆虫羧酸酯酶降解马拉硫磷的影响

马拉硫磷是一种高效低毒的有机磷杀虫剂, 分子量大且结构特殊, 广泛用于农业害虫的防治。羧酸酯酶突变是昆虫对有机磷类杀虫剂产生代谢抗性的重要机制之一。本实验室前期已从棉蚜Aphis gossypii、 褐飞虱Nilaparvata lugens、 斜纹夜蛾Spodoptera litura、 家蚕Bombyx mori、 异色瓢虫Harmonia axyridis、 赤拟谷盗Tribolium castaneum和西方蜜蜂Apis mellifera中各克隆了一个非特异性羧酸酯酶基因, 通过体外定点突变构建了G/A151D和W271L两种突变体, 并进行了原核细胞表达和纯化。本实验在体外测定了这7种昆虫野生型和两种突变型羧酸酯酶对马拉硫磷的降解。结果显示： 棉蚜、 西方蜜蜂、 斜纹夜蛾、 赤拟谷盗的野生型羧酸酯酶能够降解马拉硫磷, 两个突变并不能提高它们的降解活性, 而家蚕、 异色瓢虫和褐飞虱的野生型羧酸酯酶不能降解马拉硫磷, G/A151D和/或W271L突变能使这些酯酶获得马拉硫磷羧酸酯酶（MCE）的活性, 有可能使这些昆虫对马拉硫磷产生抗性。不同物种的MCE活性相差较大, 斜纹夜蛾的MCE活性最高, 其k_cat/K_m值为1.8~1.9 L/μmol·min, 其次是赤拟谷盗, 其K_cat/K_m值为0.87~0.95 L/μmol·min, 其他昆虫的MCE活性相对较低, 相差可高达10倍。     

Isolation and properties of carboxylesterase from hemolymph of the silkworm Bombyx mori L

An original procedure for isolation and purification of carboxylesterase from the hemolymph of stage V larvae of one of Bombyx mori strains including precipitation with 10% polyethyleneglycol, ion-exchange chromatography on Sephadex G-200 and chromatography on DEAE-Sephadex A-50, has been developed. The specific activity of the enzyme after purification makes up to 1250 units per mg of protein with a 59% yield. Some physicochemical properties of the enzyme (Mr = 69 000, pI congruent to 4.9, temperature optimum = 40 degrees, pH optimum = 7.2 Km for alpha-naphthyl- and beta-naphthylacetate = 0.11 X 10(-3) and 0.52 X 10(-3) M, respectively) have been determined. Using immunodiffusion in agar gel, the antigenic identity of the enzymes isolated from the hemolymph of two silkworm species has been established.     

利用CRISPR/Cas9双元转基因体系探究家蚕配子生成素结合蛋白基因Bmggnbp2的功能

[目的]配子生成素结合蛋白2(gametogenetin binding protein 2,ggnbp2)在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用.本研究以家蚕Bombyx mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索.[方法]在NCBI GenBank数据库通过...     

不同品种烤烟对烟蚜羧酸酯酶和谷胱甘肽转移酶活性的影响

为明确不同烤烟品种对烟蚜Myzus persicae(Sulzer)解毒酶活力的影响,比较了9个品种烤烟上的绿色型烟蚜的解毒酶活力,发现烤烟品种对烟蚜α-乙酸萘酯羧酸酯酶、β-乙酸萘酯羧酸酯酶、谷胱甘肽转移酶活力有显著影响,不同品种烤烟上烟蚜的α-乙酸萘酯羧酸酯酶、β-乙酸萘酯羧酸酯酶、谷胱甘肽转移酶均有差异。烤烟品种V2、云烟87和红大上的烟蚜羧酸酯酶活力较高,云烟317、云烟85和K326居中,K346、K358和G28则较低。9个品种烤烟对烟蚜谷胱甘肽转移酶活力有所影响,但差异不大。