家蚕非滞育红卵突变体Re-nd的遗传分析

【目的】家蚕Bombyx mori非滞育红卵突变体Re-nd是家蚕品种C108经化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲(N-methyl-N-nitrosourea, MNU)诱导产生的新型卵色突变体,属于浆液膜突变。本研究旨在通过传统的遗传学方法分析其突变表型产生的机理,为进一步对Re-nd突变基因的克隆和功能研究及应用奠定基础。【方法】非滞育家蚕突变体Re-nd与野生型滞育的二化品种大造(Dazao)和非滞育的多化品种N4杂交、同胞交配及回交,然后进行遗传分析;同时,Re-nd与已知滞育白卵突变体w-2、桃红眼白卵突变体pe及红卵突变体re杂交、同胞交配及回交,然后进行遗传分析。【结果】结果显示,Re-nd分别与大造和N4杂交F₁代的非滞育卵都为淡红色;同胞交配的F₂代非滞育卵色为红色、淡红色和淡黄色,其红卵(包括淡红色卵)与淡黄色卵的数量比基本符合3∶1;回交B₁代非滞育卵为红色和淡黄色,其数量比基本符合1∶1。Re-nd与w-2和pe杂交的F₁代均表现为淡褐色滞育卵色;与w-2杂交产生的F     

家蚕滞育卵与非滞育卵中几种关键酶活性的比较

家蚕Bombyx mori是卵滞育的昆虫, 在滞育期间无形态变化, 也不存在器官发育和组织分化, 然而其生理代谢过程仍在进行。为进一步研究家蚕滞育的机制, 本研究测定了家蚕滞育卵、 即时浸酸处理的滞育卵及非滞育卵在胚胎发育过程中的超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD, EC 1.15.1.1)、 过氧化氢酶(catalase, CAT, EC 1.11.1.6)、 丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK, EC 2.7.1.40)、 乙酰胆碱酯酶(acetylcholine esterase, AchE, EC 3.1.1.7)和乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase, LDH, EC 1.1.1.28) 的活性变化。结果表明： 处理后1-7 d, 即时浸酸处理的滞育卵, SOD活性由56 517.00 U/g提高到81 986.94 U/g, CAT活性由14.98 U/g提高到106.90 U/g, PK活性由25.19 U/g提高到181.70 U/g, AChE活性由17.88 U/g提高到287.86 U/g, 而LDH活性由169.96 U/g下降到122.82 U/g。 而在非滞育卵中, SOD活性由86 417.99 U/g下降到66 024.19 U/g, LDH活性由169.07 U/g下降到135.02 U/g; CAT活性由1.47 U/g提高到44.37 U/g, PK活性由20.56 U/g提高到92.09 U/g, AChE活性由21.40 U/g提高到99.17 U/g。在滞育卵中, SOD和AChE活性较稳定; CAT活性随发育上升, 而LDH活性随发育而下降; PK活性在胚胎发育的前 4 d呈上升趋势, 随后基本保持稳定。通过了解家蚕滞育卵、 非滞育卵与即时浸酸卵的相关酶活性在胚胎发育过程中存在的变化, 有助于进一步揭示家蚕滞育的机理。     

二化性家蚕滞育、非滞育和即时浸酸卵中糖代谢相关酶mRNA水平和活性的变化

【目的】探究家蚕Bombyx mori胚胎发育早期卵内糖代谢与滞育的关系。【方法】以家蚕二化性品种"秋丰"活化越年卵为材料,一部分于17℃暗催青,孵化后常规饲养,制备非滞育命运卵(ND);另一部分于25℃明催青,孵化后常规饲养,制备滞育命运卵(DD),再用盐酸溶液处理部分DD卵制备即时浸酸卵(IA)。在卵产下或浸酸后0, 2, 6, 12, 24, 48, 72和96 h分别取样,利用qRT-PCR测定家蚕卵中己糖激酶(hexokinase, HK)、磷酸果糖激酶(phosphofructokinase, PFK)、山梨醇脱氢酶(sorbitol dehydrogenase, SDH)、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(phosphoenolpyruvate carboxykinase, PEPCK)和海藻糖酶(trehalase, TRE)5种糖代谢相关酶基因的mRNA表达水平,利用紫外-可见分光光度法测定家蚕卵中这5种酶的活性。【结果】家蚕糖酵解途径关键酶己糖激酶(BmHK)和磷酸果糖激酶(BmPFK),以及糖分解代谢关键酶山梨醇脱氢酶(BmSDH-1)和海藻糖酶(BmTRE)在ND和IA中...     

家蚕滞育的分子机理2.蛹期滞育激素基因的表达与滞育决定

滞育激素是由食道下神经节分泌的重要昆虫神经肽,诱导昆虫的滞育。选择具有ＲＮＡ聚合酶能够识别的启动子的质粒载体,将滞育激素ｃＤＮＡ克隆进去,在体外大量合成单一的滞育激素ｃＲＮＡ为参照,测定食道下神经节分泌滞育激素ｍＲＮＡ量来确定滞育激素的分泌量。结果证明食道下神经节分泌的滞育激素的数量决定昆虫的滞育。     

家蚕滞育性卵盐酸处理的靶物质

酯酶A4（EA4）是家蚕卵的滞育生物钟蛋白质。从家蚕C108品种产下后48 h的滞育性卵和盐酸活化处理卵分离纯化出EA4酶蛋白,使用合成的EA4活性多肽抑制因子PIN（氨基酸结构：SIFMTKQHSQ DDIIQHPLDY VEQQIHQQKQ KLQKQTLN）,研究了PIN对EA4酶蛋白的作用机制。滞育性卵的EA4酶蛋白和PIN在25℃混合24h后,用矩阵辅助激光解吸离子质谱法,检测到了二者的结合体,该结合体在盐酸处理后消失;盐酸活化处理蚕卵的EA4酶蛋白和合成PIN之间没有出现这种结合体。体外25℃,滞育性蚕卵EA4的ATPase特征性活性峰在6.5 h后出现,而盐酸活化处理蚕卵的EA4在1.5 h后出现活性峰值。盐酸处理可能通过解除PIN对EA4的抑制作用,在短时间内激活EA4酶蛋白,从而活化滞育性蚕卵。     

白纹伊蚊卵滞育的实验观察

对两个地理品系的白纹伊蚊卵期滞育的实验观察表明:白纹伊蚊宜兴品系(约北纬31°N)不仅亲代受短光照作用后可诱导卵期发生滞育,而且卵期仍具有光照敏感性;海南岛品系(约北纬18°N)中,光期变化不能诱导卵期滞育.宜兴品系卵滞育率随亲代光期缩短而增高的现象只发生在一定范围内(约L:D=9:15到L:D=15:9).卵滞育还受卵期低温、干燥以及孵化时水中溶解氧的影响.卵进入深度滞育是多种环境因素作用的结果.     

家蚕滞育生物钟蛋白质Ease A4的纯化及其分子结构分析

ＥａｓｅＡ４是家蚕卵的一种滞育生物钟蛋白质．产下后２ｄ的家蚕Ｃ１０８品种滞育性卵,经过丙酮脱脂、８５℃热处理、硫酸铵沉淀和ＳｅｐｈａｄｅｘＧ－２５凝胶过滤层析初步分离,进一步经过Ｓｅｐ－ＰａｋＣ１８脱盐浓缩,ＨＰＬＣ（柱为ＹＭＣ－ＰａｃｋＰｒｏｔｅｉｎ－ＲＰ）分离,通过ＳＤＳ－ＰＡＧＥ和ＭＡＬＤＩＭＳ方法鉴定,纯化得到ＥａｓｅＡ４蛋白质．从１０ｇ蚕卵最终得到了１１．８μｇＥａｓｅＡ４．ＥａｓｅＡ４由从Ｈｉｓ到Ｔｙｒ的１５５个氨基酸残基构成,蛋白质部分的分子量为１６６０１．其２２位氨基酸残基Ａｓｎ处有一个Ａｓｎ－Ｘ－Ｔｈｒ糖基化场所,并有糖基结合在该部位,糖基的分子量约为７６０．ＥａｓｅＡ４的６１位和１５０位的两个Ｃｙｓ氨基酸残基之间存在二硫键．糖基和二硫键的存在不仅有利于酶蛋白的分离,还可能与酶活性有关     

环境条件诱导的家蚕滞育系与非滞育系中游离核苷酸的动态变化

家蚕二化性品种卵的滞育性是由亲代卵胚胎期接受的环境条件决定。在生物体中,ATP和UTP不仅是遗传物质的原料和能量物质,也是重要的信号分子,它们作为神经递质可以激活许多生理过程。本研究利用高压液相色谱(HPLC)检测了家蚕二化性品种大造刚孵化幼虫和终龄幼虫的游离核苷酸的含量。结果表明,预定次代产滞育卵[亲代卵高温(25℃)光照]比预定次代产非滞育卵[亲代卵低温(15℃)黑暗]的刚孵化幼虫整体特别是头部ATP和UTP含量高,并达到显著水平,随着发育到上簇阶段,这种差异显著增加。这些结果暗示,家蚕体内特别是头部游离核苷酸与由环境诱导的家蚕卵滞育性有关,为进一步研究家蚕脑对环境条件的接受、保持的机制提供了一条重要途径。     

意大利蝗的胚胎发育及卵滞育发生的胚胎发育阶段

【目的】明确意大利蝗Calliptamus italicus (L.)胚胎发育及卵滞育发生的胚胎发育阶段。【方法】2013-2014年间,通过室外胚胎发育进度检测和室内孵化培养观察,研究其胚胎发育等级、滞育和越冬的胚胎阶段及自然越冬滞育的解除。【结果】意大利蝗的胚胎发育可划分为18个阶段;意大利蝗胚胎有反向移转、转旋和顺向移动3种胚胎转动方式;意大利蝗卵滞育发生的胚胎发育阶段为第Ⅻ阶段。自然条件下,意大利蝗卵发育至次年1月21日,仅部分卵解除滞育,解除滞育卵的发育历期最长;随着越冬时间的延长,解除滞育的卵逐渐增多,其发育历期逐渐缩短;直至次年3月29日卵基本完全解除滞育。意大利蝗雌成虫所产的早中期卵（7月27日-8月16日所产卵）以胚胎发育第Ⅻ阶段（滞育发生的胚胎发育阶段）越冬,于翌年4月16日（侯地温平均值：7.59℃,最高温：15.95℃,最低温：2.67℃）继续发育;雌成虫所产的晚期卵（8月28日-9月4日所产卵）,自11月4日（侯地温平均值：7.32℃,最高温：9.00℃,最低温：5.18℃）开始以胚胎第Ⅹ阶段越冬,于翌年3月29日（侯地温平均值：3.78℃,最高温：10.27℃,最低温：0.14℃）继续发育。【结论】意大利蝗雌成虫所产的早中期和晚期卵,其越冬胚胎发育阶段、开始越冬时间及越冬后继续发育的时间均不同。     

昆虫滞育的分子机理——Ⅰ.家蚕胚子发育期的温度条件与滞育激素基因表达

运用分子生物学方法 ,解决了环境条件通过什么途径决定昆虫滞育的关键一步 :即环境信号能诱导家蚕胚期滞育激素基因表达 .胚期滞育激素cDNA被克隆 ,测序结果表明胚期的滞育激素基因表达完全属实 .测定了不同胚期的滞育激素基因的发育表达 ,推定滞育激素基因表达在头部的食道下神经节 .根据实验结果 ,提出环境条件诱导滞育的一种假说 .     

家蚕微孢子虫感染对家蚕海龟蛋白(Bmtutl)基因表达水平的影响

【目的】本研究旨在阐明家蚕微孢子虫Nosema bombycis感染不同时间对家蚕Bombyx mori幼虫不同组织中家蚕海龟蛋白(Bombyx Turtle, Bmtutl)基因表达水平的影响,为揭示家蚕微孢子虫的侵染机制奠定基础。【方法】利用生物信息学方法对家蚕海龟蛋白3种亚型Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810的序列结构特征进行了分析;利用qPCR检测家蚕微孢子虫感染后12, 24, 48, 72, 96和120 h,家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因表达水平的变化情况。【结果】家蚕海龟蛋白3种亚型的二级结构均主要由无规则卷曲、α螺旋、β转角和延伸链组成,其中无规则卷曲所占比例最高。但是PredictProtein分析发现,Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810之间的蛋白/多核苷酸结合位点存在较大差异。qPCR结果表明,感染家蚕微孢子虫后,家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因的整体表达处于被抑制状态,尤其在脂肪体中最为明显：Bmtutl-519和Bmtutl-810基因的表达在家蚕微孢子虫感染家蚕后的72 h开始受到显著抑制,特别是Bmtutl-519基因,其相对表达水平均不到对照的5.0%。【结论】家蚕海龟蛋白这3种亚型的序列结构特征存在较大差异,家蚕微孢子虫感染在一定程度抑制了家蚕幼虫中肠、血淋巴与脂肪体组织中Bmtutl-464, Bmtutl-519和Bmtutl-810基因尤其是Bmtutl-519的表达。结果说明,与其他两种家蚕海龟蛋白亚型相比,Bmtutl-519蛋白可能在家蚕微孢子虫侵染宿主的过程中起主要作用。     

家蚕雌激素相关受体基因的克隆与表达分析

【目的】黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 雌激素相关受体（estrogen-related receptor, ERR）通过调节糖酵解过程进而控制果蝇的能量代谢。本研究在克隆家蚕Bombyx mori ERR 基因 (BmERR) 的基础上,对其分子特性和系统演化进行生物信息学分析, 并检测该基因在家蚕生殖腺中的表达,为进一步研究ERR功能奠定基础。【方法】采用PCR技术克隆 BmERR 基因的全长cDNA序列,进行生物信息学分析;利用半定量RT-PCR检测该基因在停食后家蚕幼虫生殖腺中的表达情况。【结果】BmERR 基因全长cDNA序列为1 296 bp,编码431个氨基酸残基;具有ERR蛋白家族典型的结构特征;系统进化分析显示BmERR与其他昆虫ERR氨基酸序列一致性较高;半定量 RT-PCR 检测表明,BmERR 在家蚕上簇到化蛾期间的精巢和卵巢中均有表达,表达具有时期特异性,化蛹第1天达到表达高峰。【结论】本研究首次从鳞翅目昆虫中克隆获得ERR cDNA序列。ERR基因在家蚕生殖腺中表达量无明显性别差异,但具有发育时期特异性。     

家蚕Wnt信号通路下游关键基因Pangolin转录剪接体X3的克隆和分析

【目的】克隆家蚕Bombyx mori Wnt信号通路下游关键基因Pangolin isoforms A/H/I/S转录剪接体X3 (Pangolin X3),分析其序列和表达特征。【方法】从NCBI数据库检索家蚕Pangolin X3,根据其编码序列(coding sequence, CDS)设计引物,利用PCR从家蚕幼虫中肠和血淋巴中进行克隆并测序验证。利用SilkDB 3.0, SMART,多序列比对和系统发育树分析Pangolin X3的序列特征。利用qRT-PCR分析Pangolin X3在家蚕5龄第3天幼虫不同组织(头、血淋巴、体壁、性腺、中肠、前部丝腺、中部丝腺、后部丝腺、脂肪体和马氏管)中的相对表达水平。【结果】从家蚕幼虫中肠和血淋巴克隆了Pangolin X3(GenBank登录号：XM＿038020921)的CDS,其开放阅读框长1 560 bp,编码519个氨基酸残基,预测分子量为55.86 kD,预测等电点为7.53。Pangolin X3蛋白含有保守的β-catenin结合位点和HMG结构域,其氨基酸序列在不同的昆虫中比较保守,特别是与DNA结合的HMG结构域...     

Molecular cloning of pheromone biosynthesis activating neuropeptide in silkworm, Bombyx mori

Pheromone biosynthesis activating neuropeptide (PBAN) is a suboesophageal ganglion secretory polypeptide of insect, which activates the pheromone gland to produce sex pheromone biosynthesis in female silkworm, Bombyx mori. A Bombyx genomic library was screened by the method of plaque hybridization using the 32P-labeled BomDH cDNA as a probe. The genomic sequence encoding PBAN has been cloned and its structure is analyzed. The PBAN gene comprises two exons interspersed by a single intron 697 bp in length. Preceding the PBAN amino acid sequence is a 32-amino acid sequence containing two FXPRL amide peptides, which are α-SGNP (Ile-Ile-Phe-Thr-Pro-Lys-Leu) and β-SGNP (Ser-Val-Ala-Asn-Pro-Arg-Thr-His-Glu-Ser-Leu-Glu-Phe-Ile-Pro-Arg-Leu), which is followed by a Gly-Arg processing site. Immediately, after the PBAN amino acid sequence is a Gly-Arg processing site and a FXPRL amide peptide γ-SGNP (Thr-Met-Ser-Phe-Ser-Pro-Arg-Leu). It is suggested that besides PBAN, 7-, 8-, and 17-residue amidated peptides wer     

家蚕高密度AFLP连锁图谱的构建

为了进行家蚕Bombyx mori数量性状的QTL定位研究,以白色茧系品种C₁₀₀ (♀)和近交系大造(P50)(♂)杂交得到F₁,用F₁(♂)与双隐性标记的C₁₀₀ (♀)回交,得到回交一代(BC₁),用改进的AFLP分子标记方法,经96组选择性扩增引物扩增,获得分离比为1∶1(P≤0.05)的1 744个AFLP位点。用Map Manager QTXb19（Version 0.29）连锁图谱构建软件,构建了具有814个标记,36个连锁群的家蚕高密度AFLP分子标记连锁图谱。该连锁图谱覆盖的家蚕基因组长度为13 005 cM,连锁群长度变化范围为109.0～1 573.7 cM,连锁群的平均长度为361.25 cM,其标记间平均图距15.98 cM,最小图距2.3 cM,最大图距47.7 cM,标记间大于30 cM的gap共有39个。该连锁图平均每个连锁群23个标记,最多一个连锁群有92个标记,最少8个标记。该连锁图谱确定了与经典实验遗传图谱第15连锁群和W染色体连锁群相对应的两个连锁群。     

家蚕谷胱甘肽-S-转移酶基因BmGSTz1的克隆、序列分析及组织表达特征

谷胱甘肽-S-转移酶(GSTs)是一个功能广泛的超基因家族, 其中Zeta家族在动物、植物和细菌中均有分布。在哺乳动物中, Zeta GSTs具有马来酰乙酰乙酸异构酶（MAAI）活性, 参与苯丙氨酸/酪氨酸的代谢过程。本研究对家蚕Bombyx mori基因组中预测的GST基因（BmGSTz1）进行了表达序列标签的搜索, 经拼接后获得一条含有3′和5′非翻译区在内的长度为1 239 bp 的cDNA序列, 其3′端含有AATAAA加尾信号。BmGSTz1基因含有4个内含子, 外显子/内含子边界均符合GT-AG 规则。经TA克隆证实, BmGSTz1基因编码区序列全长648 bp, 共编码215个氨基酸。BmGSTz1推定的分子量为24.8 kD, 等电点pI为8.06。BmGSTz1与其他昆虫和哺乳动物GSTz1的氨基酸序列高度保守, 进化分析表明家蚕BmGSTz1与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum的GSTz1形成1∶1∶1∶1∶1的直系同源关系。RT-PCR和基因芯片数据表明BmGSTz1在家蚕5龄第3天幼虫各组织中都有表达。序列和组织表达特征分析结果提示家蚕BmGSTz1可能具有MAAI活性, 这将为进一步深入研究BmGSTz1基因的功能提供参考。     

家蚕保存系统红色卵的遗传分析

用遗传背景清楚的家蚕Bombyx mori红卵（re）、白卵(w-2、pe)、第4褐卵（b-4）的标志基因系统和正常型黑卵系统与我国家蚕基因库保存的20个红色卵系统杂交,进行顺反测验,分析了它们的卵色支配基因及遗传规律。结果发现：①在03-310系统中存在家蚕卵色新突变pink egg,与红卵re 等位,基因符号为re^p,表型特征为：卵淡红色,成虫蛾眼也为淡红色;②6个系统为红卵（re）的纯合系统,还有５个系统除具有re／re基因型外,还具有支配白色卵或浅红色或橙红色卵的突变基因;③２个系统为第4褐卵（b4）的纯合系统; ④6个系统的红褐色卵为母性影响遗传;⑤发现家蚕卵色基因b-4和r-e的互补关系,b-4/b-4 re/re基因型表现为新的卵色——橙黄色。