DNA甲基化通过调控细胞自噬影响家蚕翅的发育

[目的]本研究旨在探索DNA甲基化是否通过调控细胞自噬进而影响家蚕Bombyx mori翅的发育.[方法]分别用1和2 μg DNA甲基化特异性抑制剂5-aza-dC处理家蚕卵巢Bm12细胞和家蚕预蛹,荧光显微镜下观察Bm12细胞的数量,利用dot blot检测Bm12细胞中DNA甲基化水平,利用溶酶体染色检测细胞自噬...     

家蚕鞣化激素基因对翅展及繁殖力的调控作用

[目的]昆虫鞣化激素(Bursicon)是由神经系统分泌的一种异源二聚体神经肽,对昆虫表皮鞣化、翅展等功能具有调控作用.本研究旨在探究鞣化激素基因与家蚕Bombyx mori翅发育及对繁殖力相关基因的关系,明确其对翅展和繁殖力的调控作用.[方法]采用RNAi技术,分别注射Bursicon基因的dsRNA(dsBmBur...     

家蚕BmRpt4基因在翅膀发育中的功能研究

【目的】研究分析编码蛋白酶体调控复合物亚基基因BmRpt4(Regulatoryparticletriple-A ATPase4,BGIBMGA010794)在家蚕翅膀发育过程中的功能。【方法】利用CRISPR/Cas9基因组编辑技术,将BmRpt4的gRNAs和Cas9mRNA直接注射到家蚕胚胎中,观察G0代家蚕个体雏翅率,并分析雏翅个体中BmRpt4基因突变情况。【结果】经统计,对照组G0代家蚕个体均表现为正常翅,而实验组注射BmRpt4的gRNAs和Cas9 mRNA后,G0代约66.7%家蚕个体表现出小翅表型。在分子水平上对小翅表型个体进行检测,发现BmRpt4基因在两个gRNA及其之间位置均有不同长度片段的缺失或者插入,说明在这些突变个体中BmRpt4基因被不同程度的敲除,从而其功能缺失,导致出现小翅表型。【结论】该研究结果表明编码蛋白酶体调控亚基的BmRpt4基因在家蚕翅膀发育中具有重要作用,为蛋白酶体在生物组织器官发育中调控作用研究提供重要实验依据。     

果蝇翅原基发育分化的主要过程及分子机理

翅原基发育分化与昆虫的个体发育紧密联系, 对昆虫翅发育的研究有助于阐述昆虫的发育过程。另外, 翅的形成是一些农林害虫泛滥的主要原因之一, 研究翅发育分化有助于我们从翅发育的角度控制农林害虫。目前, 翅发育分化在果蝇Drosophila中研究已较为深入详细。果蝇翅发育分化主要包括4个阶段： 翅原基（wing disc）的确定, 前-后（antero-posterior, A-P）和背-腹（dorso-ventral, D-V）组织中心（organizing center）的建立, 翅区（wing region）的确定, 以及翅区的进一步分化。具有homeobox序列的基因（homeobox 基因）如Engrailed (En)、 Apterous (Ap)和Ultrabithorax (Ubx), 分泌蛋白如Wnt家族成员Wingless (Wg)及TGF-β超家族成员Decapentaplegic (Dpp)和Hedgehog (Hh), 以及翅原基特有的核蛋白编码基因Vestigial (Vg), 共同调控了翅原基的正常发育分化。本文综述了果蝇翅原基发育分化的过程及分子机理方面的研究发现, 为翅原基的研究提供了参考。     

家白蚁长翅生殖型的发育

长翅生殖型是家白蚁Coptotermesformo－sanusShiraki巢群的重要组成部分,是家白蚁种群扩大为害区域,延续、发展的主要品级。研究其发育特点,是家白蚁生物学的重要内容,且有助于提高防治水平和效果。！研究方法直接解剖家白蚁大小奥比三OO多个及1000多个活动点,观察一年内每日长翅生殖型在巢内的分布及发育情况。在家白蚁的分飞期,对长翅成虫进行人工配对,对其初建群体观察其产卵和孵化情况,研究其卵期和幼中期的发言。系统测量矛日以的巢温,共测量活单几十个,取得巢温数据两万多个（其中对7个奥进行了两年系统测量）。从家白蚁…     

家蚕胚后发育中过氧化氢的代谢及其意义

活性氧参与生物体内复杂的代谢过程。本文对它在家蚕个体发育过程中的生物学功能进行了初步探讨。取1岁龄家蚕蛹分别注射H2O2、脱皮激素（Ecdn)、保幼激素（JH）和还原型谷胱苷肽（GSH）,培养,定期取样测定家蚕体内H2O2含量。对家蚕整个幼虫期（Fig.1),尤其是大眠期（Fig.2)、化蛹期（Table1）、蛹期（Fig.3-a,b,c)以及成虫期（Fig.4,Table2)的研究结果表明,家蚕体内H2O2代谢具有如下特点：（1）入眠、化蛹、化蛾和死亡前H2O2含量都显著下降;（2）幼虫期1－3龄H2O2含量逐步下降,4－5龄H2O2含量回升,蛹期和成虫期H2O2含量与4－5龄接近;（3）每个龄期的中期H2O2含量最高;（4）CAT活性与H2O2含量呈负相关变化,前者迟于后者;另外,CAT活性远远大于SOD活性;活性与H2O2含量呈负相关变化,前者迟于后者;另外,CAT活性远远大于SOD活性;（5）Ecdn、GSH处理可以降低家蚕蛹期H2O2含量,并使其提前下降,JH、H2O2处理含量下降,并相应地提早推迟化蛾;（6）成虫期雄蛾H2O2含量、SOD和CAT活性都显著高于同时期雌。家蚕体内H2O2含量的变化与其发育密切相关。H2O2含量下降是变态的信号;家蚕成虫期H2O2在性别上的显著差异是两者在寿命上存在差异的生理机制之一。     

家蚕FoxG转录因子的鉴定及其在精巢发育中的功能初探

[目的]Fox家族蛋白是调控动物发育的关键转录因子.本文分析了鳞翅目昆虫家蚕Bombyxmori的BmFoxG亚家族蛋白在精巢发育中的作用,为基于生殖系统的家蚕性状优化或害虫不育技术的开发提供理论依据.[方法]利用PCR克隆家蚕BmFoxG-1 和 BmFoxG-2基因;通过生物信息学工具对BmFoxG蛋白的结构及理化性质进行分析;采用qPCR技术检测BmFoxG基因在家蚕不同发育阶段的精巢中的表达变化;在家蚕Bm12细胞株中过表达BmFoxG-1,并通过qRT-PCR分析BmFoxG-1调控的靶基因.[结果]本文克隆获得了 BmFoxG-1(933 bp)和 BmFoxG-2(702 bp)两个基因.BmFoxG-1 和 BmFoxG-2蛋白均包含保守的Forkhead结构域,但BmFoxG-1蛋白在C端多出约60个氨基酸.BmFoxG-2基因在家蚕不同发育时期的精巢中的表达量均较低;BmFoxG-1 的表达均显着高于BmFoxG-2,且随着发育时期而变化,暗示BmFoxG-1参与精巢的发育.生殖细胞发育基因BmVasa、BmCyclinA等多个细胞周期基因以及精子鞭毛发育相关基因BMSK0009828在不同发育阶段的精巢中的表达趋势与BmFoxG-1类似,且BmFoxG-1在家蚕细胞中的过表达可以显著上调BmVasa、BmCyclinA和BMSK0009828等精巢发育相关基因的表达.[结论]我们推测BmFoxG-1蛋白可能通过调节精巢细胞周期或生殖细胞的功能来调节家蚕精巢的发育.     

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。     

家蚕Fox转录因子在精巢中的表达特征及BmFoxL2在精巢发育中的功能初探

Fox家族蛋白广泛存在于植物以外的物种中,是一类与发育相关的重要转录因子.但是不同Fox基因在鳞翅目昆虫家蚕Bombyx mori精巢中的表达特征,以及BmFoxL2亚家族蛋白在精巢发育中的功能未知.本文检测了家蚕12个BmFox基因在家蚕精巢中的表达量,发现BmFoxL2-2的表达量最高,BmFoxL2-1次之.Bm...     

整联蛋白在家蚕翅发育中的作用研究

昆虫翅在昆虫生命活动中起着十分重要的作用,将昆虫的活动范围从平面扩大到立体,使其在躲避敌害、觅食和繁衍等方面增强了竞争优势。对家蚕翅突变表型的研究能够分析翅发育过程中基因调控的分子机制。本研究以家蚕泡状翅突变体w13为材料,分析了整联蛋白在翅原基中的表达和分布。qRT-PCR结果显示,整联蛋白基因家族在野生型和w13突变型翅原基中有着显著的差异表达。对其中差异表达的整联蛋白基因Bmintegrinβ3进行克隆、原核表达并制备了多克隆抗体。免疫组化分析结果显示,整联蛋白Bm INTEGRINβ3在w13突变型翅原基中的表达量极低。在c108野生型中Bm INTEGRINβ3呈微丝状,将翅的背腹侧表皮联系在一起,但在w13突变型中未检测到该蛋白。推测Bm INTEGRINβ3的下降或缺失可能是导致翅背腹表皮间的维系不紧密并形成泡状翅的原因之一。本研究为解释整联蛋白在昆虫翅发育中的功能作用提供了线索。     

剪接因子SQD在家蚕中的表达定位与功能分析

BmSQD(Bombyx mori SQUID)是一种具有RRM结构域(RNA recognition motif, RRM)的核内不均一核糖核蛋白(heterogeneous nuclear ribonucleoproteins, hnRNPs)。为探究SQD在家蚕中的表达定位和功能,在生物信息学分析和克隆表达与抗体制备的基础上,本文通过对变态发育和胚胎发育时期部分组织的BmSQD蛋白水平和mRNA水平表达量进行分析,辅以组织细胞定位的免疫组化分析,对SQD蛋白的基本特性和在家蚕Bombyx mori中的表达定位及功能进行了研究。生物信息学分析显示,昆虫中的SQD同源基因相似性高,尤其是SQD蛋白二级结构的α螺旋和β折叠按照β1-α1-β2-β3-α2-β4的空间顺序组合形成的两个RRM结构域在昆虫中高度保守;BmSQD是一种亲水性且具有特定空间结构的hnRNPs蛋白,存在潜在的磷酸化位点;BmSQD在家蚕中的大部分组织中都有表达,尤其在卵巢与精巢等重要组织,且主要在家蚕发育的重要时期如胚胎发育与变态发育时期高表达,主要定位在细胞核内,对基因转录后调节起到剪接调控作用。本文为研究SQ...     

灰飞虱翅型及翅发育基因对长、短翅定向选择的响应

【目的】稻飞虱翅型调控的分子机理已较为清楚,但是在长、短翅品系不断纯化过程中翅型及翅发育基因表达水平的变化规律还不明确,因此本研究旨在阐明灰飞虱Laodelphax striatellus长、短翅品系的翅长、翅重及翅发育基因对翅型定向选择的响应,以期为明确灰飞虱翅型的遗传进化规律提供参考。【方法】在恒定条件下对灰飞虱长、短翅型分别进行14和13个连续代次的定向选择,建立长翅型和短翅型品系;测定各选择代次中两品系的长翅和短翅率、翅长和翅重;并采用qPCR方法测定翅发育基因InR1,InR2和FoxO的相对表达水平;通过比较长、短翅型品系的翅型指标和基因表达水平在各选择代次间的差异来表征翅型及翅发育基因的选择响应。【结果】长翅型和短翅型分别进行连续14和13代的定向选择,灰飞虱长翅型品系的长翅率以及短翅型品系的短翅率在各选择代次间均显著上升,均已保持在95%左右。随着选择代次的增多,长翅型品系的翅长不断增长,短翅型品系的翅长不断缩短,长、短翅型品系的翅重均呈变轻趋势。长翅型品系3龄若虫的InR1和InR2相对表达水平随选择代次的增多而下降,但FoxO相对表达水平不随选择代次变化;短翅型品系...     

有翅型和无翅型大豆蚜卵巢和胚胎发育的差异

【目的】比较大豆蚜Aphis glycines有翅型和无翅型个体的卵巢发育,为从生理生化角度研究蚜虫翅型分化发生的繁殖适应性提供依据。【方法】在卵巢形态显微镜观察基础上,比较有翅型和无翅型大豆蚜卵巢小管数量、胚胎总数量、成熟胚胎数量以及卵巢小管中最大胚胎体积及其发育速率。【结果】有翅型和无翅型大豆蚜的3龄和4龄若蚜以及成蚜均有2个卵巢/雌,大多数蚜虫每个卵巢包含4条卵巢小管,可见一个卵巢包含5条卵巢小管的现象。有翅型和无翅型个体卵巢中胚胎总数量和成熟胚胎数量以及最大胚胎体积随发育时间增加均显著增大,但有翅型个体胚胎总数量和成熟胚胎数量以及最大胚胎体积均显著小于同一发育阶段无翅型个体。有翅型和无翅型的3龄和4龄若蚜以及成蚜卵巢中胚胎总数量与后足胫节长度均呈显著正相关关系。有翅型和无翅型大豆蚜卵巢小管中最大胚胎体积随发育时间均呈指数增长,但有翅型个体最大胚胎体积显著小于无翅型个体。【结论】有翅型大豆蚜相比于无翅型个体存在卵巢发育延迟现象,卵巢发育程度的差异可能与翅的发育相关。     

hnRNPA1基因在家蚕翅原基组织中的表达与定位分析

核不均一蛋白A1(hnRNPA1)是一个重要的RNA结合蛋白。本研究旨在获得家蚕hnRNPA1基因的cDNA,并对其在家蚕翅原基组织进行表达和定位分析。以家蚕幼虫期翅原基mRNA为模板通过反转录克隆家蚕BmhnRNPA1基因的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析。构建pET32a-BmhnRNPA1蛋白表达载体,表达且纯化得到BmhnRNPA1重组蛋白,并制备该蛋白多克隆抗体,通过实时荧光定量RT-PCR、Western blot和免疫组化方法检测BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹翅原基组织中的表达与定位。克隆得到了家蚕hnRNPA1基因的全长cDNA片段,其开放阅读框(ORF)序列为951 bp,编码316个氨基酸,预测分子量为34.98 kDa,等电点为5.15。编码蛋白在第18～90个氨基酸和109～181个氨基酸处为保守的RRM结构域。系统进化分析显示,家蚕hnRNPA1与小菜蛾hnRNPA1的亲缘关系最近。QRT-PCR结果显示,BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹期的翅原基组织中均有表达,且在蛹期第3天的表达量达到峰值。Western blot进一步证实了实验结果。免疫组化分析结果显示,该蛋白存在于翅原基组织中,并定位于细胞核内。家蚕BmhRNPA1具有两个RNA结合结构域,属于hnRNPs家族,定位于细胞核内,表明其可能参与mRNA的选择性剪接作用。本研究结果为进一步探索该基因的功能提供了基础。     

Hippo信号通路在肺发育、再生和疾病中的功能

哺乳动物肺对于血液与外部环境之间的气体交换至关重要。而肺相关的疾病是现代人死亡的主要原因之一。肺的发育、再生和相关疾病的研究对临床治疗具有重要的指导作用。研究发现,Hippo信号通路参与细胞增殖与分化的调控、器官大小的控制,以及机械力的感应和传递。Hippo信号通路中的核心转录调控分子YAP/TAZ在肺部的多种细胞中均有表达,其表达及定位的变化在肺发育与再生中发挥着重要的调控作用。本文主要介绍了Hippo信号通路在肺生长发育中的功能及其与肺纤维化、肺癌的关系,并从肺泡力学和肺泡相关免疫两个角度对Hippo信号通路潜在的功能进行了展望。     

家蚕hsp20.4启动子克隆及其驱动表达产物EGT对家蚕蛹体发育的影响

为验证家蚕Bombyx mori热休克蛋白基因hsp20.4启动子的活性以及家蚕核多角体病毒egt的表达产物对家蚕发育的影响, 本实验通过PCR扩增分别得到hsp20.4启动子片段和egt片段。利用hsp20.4的启动子和红色荧光蛋白报告基因DsRed构建重组载体, 在家蚕BmN细胞以及家蚕组织中得到了瞬时表达, 表明所克隆的hsp20.4启动子序列具有热休克蛋白基因的启动子活性。又利用hsp20.4启动子和家蚕核多角体病毒的egt构建重组载体, 通过注射到蚕蛹中进行瞬时表达, 以检测egt表达产物对家蚕发育的影响, 经42℃ 1 h热诱导后, hsp20.4启动子控制的egt表达产物可以延迟家蚕发育。     

水稻OsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2(MALE STERILITY 2)是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2(Os03g07140)基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比, 转基因 植株营养生长阶段正常, 但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察, 结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟, 小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示, 小孢子壁光滑, 不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

水稻OsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2（MALE STERILITY2）是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2（Os03g07140）基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比,转基因植株营养生长阶段正常,但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察,结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟,小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示,小孢子壁光滑,不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

水稻DsMS2基因在花药发育中的功能分析

拟南芥MS2（MALE STERILITY2）是一个调控花药花粉发育的关键基因。水稻OsMS2（Os03g07140）基因与拟南芥MS2的序列具有高度同源性。利用RNA干扰技术研究OsMS2基因在水稻花药发育过程中的功能。与野生型水稻相比,转基因植株营养生长阶段正常,但雄性育性降低。转基因植株雄性育性降低与RNA干扰引起的OsMS2基因表达水平降低有关。进一步对转基因植株花药进行细胞学观察,结果表明OsMS2基因表达水平的降低导致绒毡层细胞退化延迟,小孢子壁的形成出现异常。扫描电镜观察结果显示,小孢子壁光滑,不能形成正常的外壁。以上结果表明OsMS2基因在水稻花药发育过程中起重要作用。     

家蚕生存素基因在BmN4细胞有丝分裂中的功能分析

【目的】阐明生存素基因在家蚕Bombyx mori BmN4细胞有丝分裂中的功能。【方法】qRT PCR分析家蚕生存素基因BmSurvivin在家蚕5龄第3天幼虫不同组织(丝腺、中肠、马氏管、精巢、卵巢、脂肪体、皮细胞层和表皮)中的表达量;构建pIZT/V5-His-BmSurvivin-GFP (BG)融合载体并转染BmN4细胞,以免疫荧光标记检测BmSurvivin和第10位丝氨酸(Ser10)磷酸化的组蛋白H3(H3Ser10ph)在BmN4细胞有丝分裂分裂不同时期的定位。【结果】BmSurvivin在家蚕5龄第3天幼虫马氏管中表达量最高,其次是在丝腺和中肠中。成功构建pIZT/V5-His-BmSurvivin-GFP载体。免疫荧光结果显示,在BmN4细胞间期核中可以看到明显的GFP信号,涵盖了细胞核和细胞质区域,指示BmSurvivin的定位;随着细胞进入分裂期,GFP信号指示BmSurvivin与染色质共定位,待细胞形成明显的双取向时在纺锤体区域也可以看到GFP信号;后期随着姐妹染色单体分开,GFP信号指示BmSurvivin定位在染色质及胞质分裂区;末期随着两个新的子细胞形成GFP信号指示BmSurvivin仅定位在胞质分裂区。H3Ser10ph定位在BmN4细胞前中期染色质凝缩处,至中期信号最强,与整条染色体重合,后期信号消失。【结论】BmSurvivin与有丝分裂周期中染色质和纺锤体的动态变化相关。