不同催青方式对二化性家蚕过氧化氢酶基因表达的影响

25℃明催青和15℃暗催青分别诱导二化性家蚕Bombyx mori 产滞育性卵和非滞育性卵。此前我们的研究表明, 上述催青处理的二化性家蚕H₂O₂水平存在显著差异。过氧化氢酶（catalase, CAT）是昆虫清除H₂O₂的关键酶。为了进一步明确家蚕滞育过程中H₂O₂代谢的调控机制, 用RT-PCR测定了上述两种催青处理对二化性家蚕CAT基因表达的影响。结果表明：25℃明催青显著提高了滞育诱导和决定阶段的CAT mRNA 水平和CAT活性。滞育性卵的CAT mRNA水平在产后24 h形成峰值, 在72 h后消失; CAT活性在96 h前上升, 120 h后保持于低水平。非滞育性卵的CAT mRNA水平和CAT活性都随着胚胎发育而上升。可见, 25℃明催青诱导二化性家蚕子代滞育可能是通过影响CAT基因表达来调节H₂O₂水平。     

家蚕先天免疫基因 Bmimd 的克隆、表达及序列分析

昆虫的先天免疫应答由一组基因通过级联网络调控实现。果蝇 Drosophila 免疫缺陷(immune deficiency, imd)基因在体液免疫信号传递途径中起着重要的作用。我们利用生物信息学方法进行电子克隆,成功地找到了 imd 基因在家蚕 Bombyx mori 中的同源体,命名为 Bmimd。该基因全长1 092 bp,由 4 个外显子和 3 个内含子组成,开放阅读框(open reading frame, ORF)长 750 bp,编码 250 个氨基酸,预测蛋白质分子量为 28.6 kD。Bmimd 序列中含有一个致死结构域,经聚类分析表明该结构域与哺乳动物的受体相互作用蛋白(receptor interacting protein, RIP)相似。将该基因亚克隆到 PET-50b 载体进行原核表达,表达出了带有 2 个 6×His tag 和 1 个 Nus·Tag 标签的重组蛋白。Western blotting 结果表明 Bmimd 蛋白在 5 龄 4 天家蚕的头、脂肪体 、生殖腺、表皮和中肠中都有表达,但丝腺中没有检测到表达。     

四种启动子调控RFP报告基因在家蚕细胞(Bm-e-HNU5)内的瞬时表达

以红色荧光蛋白基因（RFP）为报告基因,构建含4种不同启动子的重组表达质粒,用脂质体介导法转染家蚕Bombyx mori细胞（Bm-e-HNU5）,观察家蚕细胞质肌动蛋白4基因启动子（A4）、α微管蛋白基因启动子（α-tub）、蚕丝心蛋白重链基因启动子（Fib）和家蚕核型多角体病毒早期即刻蛋白基因启动子（IE）4种启动子调控RFP报告基因在家蚕细胞内的瞬时表达情况。构建的重组表达质粒pDsRed-α-tub、pDsRed-A4、pDsRed-IE和pDsRed-Fib经双酶切和PCR鉴定正确无误。转染和转录实验结果表明,除了pDsRed-A4外,其他3种重组质粒在Bm-e-HNU5细胞中都得到高转染率,α-tub、IE和Fib可依次增强RFP报告基因在家蚕细胞内的瞬时表达活性。     

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。     

棉铃虫HaKettin1基因的全长cDNA克隆、序列分析和表达谱

【目的】为了克隆棉铃虫Helicoverpa armigera编码肌肉蛋白Kettin基因的全长cDNA序列以及鉴定该基因在棉铃虫发育周期内的表达模式。【方法】利用兼并引物,通过分段RT-PCR和5′-和3′-RACE的方法克隆全长cDNA序列。利用半定量RT-PCR进行表达谱分析。【结果】编码棉铃虫Kettin蛋白的基因HaKettin1全长cDNA序列为13 805 bp,包含一个13 365 bp的开放阅读框,编码4 454个氨基酸,蛋白分子量约为504.3 kD。组织表达结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个生育周期都有表达,幼虫期的表达尤为显著。【结论】HaKettin1与家蚕的Kettin蛋白具有90％的同源性,表明鳞翅目昆虫的Kettin蛋白之间具有很高的保守性。表达谱结果显示HaKettin1基因在棉铃虫的整个发育过程中都发挥重要作用。     

家蚕母性基因的表达序列标签分析

为了研究家蚕Bombyx mori卵中储存的母性遗传信息,以未受精的肾脏型和正常型蚕卵为材料构建了cDNA文库,并对其随机测序,共获得391条表达序列标签(EST)序列,经拼接后得到374条非重复序列。生物信息学分析发现,172个非重复序列与国际数据库GenBank和silkbase中的已知基因具有较高的相似性。除3个已知母性基因外,其余主要与DNA复制、能量代谢、信号转导、转录、蛋白质结构以及胚胎发育中个体形成等相关。该结果可为进一步研究家蚕胚胎早期发育的调控提供基础数据。     

一个新的家蚕转录相关锌带蛋白基因的克隆及序列分析

锌带蛋白(zinc ribbon protein )是锌指类蛋白的一种,它的Cys4 Zn(2+)结合位点由3个β₂片层折叠而成,而不是α螺旋结构。锌带结构与锌指结构同为转录因子结合核酸的结构域,锌带蛋白作为转录相关因子在调节基因表达活性等方面具有重要作用。在对家蚕 Bombyx mori蛹cDNA文库测序中,发现一个新的编码家蚕锌带蛋白基因的EST序列（GenBank 登录号DY230964）,以此序列为信息探针检索家蚕EST数据库,通过同源筛选,获得一个新的家蚕锌带蛋白基因cDNA全序列并经RT-PCR检测和克隆、测序验证,结果表明与电子克隆序列完全一致。我们将其命名为 BmZNRD1 (Zinc Ribbon Domain Containing 1)（GenBank登录号DQ432055）。该基因全长为675 bp,由363 bp的开放阅读框序列(ORF)、10 bp的5′端非翻译区序列(5′UTR)和302 bp 的3′端非编码区序列(3′ UTR)组成,其编码的120个氨基酸序列与其他真核生物间具有较高的同源性（达60%左右）,预测分子量为13.54 kD, 等电点为6.8。BmZNRD1编码的氨基酸序列是一种锌带蛋白,推测有2个功能结构域,分别是位于N-端的Cx₂Cx₁₄Cx₂C和C-端的Cx₂Cx₂₄Cx₂C,其中C-端保守氨基酸序列Cx₂Cx₆Yx₃QxRSADEx₂TxFx₂Cx₂C在生物进化中保守性很高,从酵母、果蝇、线虫到两栖类、哺乳类都有发现该结构域的存在,与酵母RNA聚合酶A亚单位9和转录相关蛋白有很高的相似性,推测其具有相同的功能。将BmZNRD1基因cDNA序列与家蚕基因组序列进行比对,结果表明该基因具有3个外显子,2个内含子,外显子/内含子边界符合经典的GT-AG规则。 关键词： 家蚕; 锌带蛋白基因; 电子克隆; 基因克隆; 序列分析     

带有丝素重链信号肽序列的家蚕丝胶蛋白启动子驱动DsRed的瞬时分泌表达

为了探讨家蚕Bombyx mori丝素蛋白重链信号肽序列在中部丝腺组织中是否具有功能活性,根据家蚕丝蛋白基因的启动子活性高、丝蛋白具有高效分泌的特性,构建了带有丝素重链基因fib-H信号肽的家蚕丝胶-1(ser-1)启动子(ser-HS),用ser-HS驱动DsRed基因构建了分泌型瞬时表达载体pSK-SerHS-DsRed-polyA。转染细胞实验显示,该载体能在家蚕BmN细胞中瞬时表达DsRed。家蚕注射载体后,可在中部丝腺腔中检测到红色荧光,表明瞬时表达的DsRed已分泌到丝腺腔内。据此提出克隆的fib-H信号肽序列在家蚕中部丝腺组织中具有信号肽的功能。     

家蚕BmAKR基因家族的鉴定及在蚕卵中的表达分析

醛酮还原酶超家族(aldo-keto reductase super family,AKRs)具有广泛的底物特异性,目前尚未见对昆虫AKR基因家族成员的系统鉴定报道。本研究采用生物信息学手段,预测了家蚕(Bombyx mori) AKR基因的系统进化、理化性质、染色体定位、保守基序和基因结构,通过转录组数据和实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real time polymerase chain reaction,q RT-PCR)分析了不同组织时期及不同发育状态蚕卵中Bm AKR基因的表达水平,并采用Western blotting检测了蚕卵中该蛋白的表达量。本研究共鉴定出11个Bm AKR基因,分布在4条不同的染色体上,都具有AKR家族特有的(α/β) 8桶保守结构,理化特征较为相似;系统进化分析显示,其可分为2个家族(AKR1和AKR2)。转录组数据分析显示,家族成员基因在不同组织时期中的表达差异较大。进一步分析发现,一部分Bm AKR基因在非滞育卵的表达量显著高于滞育卵;但Bm AKR1-1在滞育卵中的表达量却显著高于非滞育卵。蛋白水平的检测发现Bm AKR1...     

沙葱萤叶甲卵滞育的转录组学分析

【目的】建立沙葱萤叶甲Galeruca daurica滞育卵转录组数据库,挖掘卵滞育相关的基因以及代谢和信号通路,在转录组水平探讨卵滞育的分子机制。【方法】采用Illumina NovaSeq6000高通量测序平台对沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵进行转录组测序,并进行生物信息学分析;利用DESeq软件分析沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵中的差异表达基因,对差异表达基因进行KEGG通路富集分析;利用qRT PCR技术对10个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】基于沙葱萤叶甲滞育卵与解除滞育卵转录组测序结果,共获得53 389个unigene,其中差异表达基因2 145个,24个差异表达基因与保幼激素信号及脂肪酸生物合成和降解相关。与解除滞育卵相比,滞育卵转录组中1 297个基因上调表达,富集于124条KEGG通路,其中核糖体通路显著富集;848个基因下调表达,富集于73条KEGG通路,其中MAPK信号通路和糖胺聚糖生物合成通路显著富集。qRT-PCR结果表明,随机选取的10个差异表达基因的表达趋势与RNA-Seq转录组测序结果完全一致。【结论】保幼激素,脂肪酸生物合成和降解,核糖体,MAPK信号及糖胺聚糖生物合成等通路可能在沙葱萤叶甲卵滞育调控中起着重要的作用。     

暗期干扰对环带锦斑蛾滞育诱导的影响

在短日照条件下,环带锦斑蛾Pseudopidorus fasciata以4龄幼虫进入冬季滞育,其滞育诱导的临界暗长为10.5 h。本文系统测试了暗期干扰实验［即在暗期采用单一的光（亦称光脉冲）干扰光周期反应的实验］对环带锦斑蛾幼虫滞育的抑制影响。幼虫孵化后在25℃,短日照L9∶D15(光9 h∶暗15 h),L10∶D14、L11∶D13及L12∶D12暗期的不同时段给予1 h或30 min光脉冲干扰。结果表明： 滞育是否被抑制主要取决于暗期的长度,当光脉冲干扰前的暗长（D₁）或光脉冲干扰后的暗长（D₂）超过临界暗长（10.5 h）时,100%的幼虫被诱导进入滞育;当D₁和D₂都短于（或等于）临界暗长时,滞育不同程度被抑制,抑制的效果则取决于所干扰的光周期、光脉冲的长度和光脉冲落入的位点。结果说明该虫滞育诱导的暗期干扰反应是基于临界暗长的时间测量。     

家蚕G蛋白α亚基基因BmGα73B的克隆与表达

异三元G蛋白是真核细胞感知外界信号后将信号传递到胞内的重要分子,在生物中参与了广泛的信号转导途径,如光、神经递质和激素等。为了研究G蛋白在家蚕Bombyx mori中的生理功能及其作用机理,我们运用生物信息学方法在已有的家蚕基因组数据库中找到了一段与G蛋白alpha亚基（Gα）同源性很高的序列。通过设计特异性引物,运用PCR和RACE技术,成功地克隆了一个家蚕Gα基因的全长cDNA序列。该基因全长1 509 bp (GenBank登录号：EU914850),开放阅读框（ORF）为1 158 bp,编码385个氨基酸。Blast和DNAstar等软件分析发现该基因编编码的蛋白质与其他物种已知的Gα具有一定的保守性,将它命名为BmGα73B。RT-PCR扩增检测该基因在家蚕不同组织器官和不同发育时期的转录表达活性,结果表明它在不同发育时期的家蚕各组织器官中都有表达。从组织水平上看,BmGα73B在中肠中表达量最高,在马氏管、头部和神经索等组织中也有适量表达。在家蚕的不同发育时期中,转录水平峰值出现在幼虫期,在蛹早期也有适量的表达,而在预蛹期、蛹后期和成虫期几乎没有表达。结果说明BmGα73B可能参与了家蚕生长前期的中肠发育过程,为进一步研究G蛋白在家蚕发育过程的作用奠定了一定的基础。     

虫酰肼及其衍生物0593对家蚕的毒性及作用机理

为明确虫酰肼衍生物0593对家蚕Bombyx mori的毒性,本研究采用食下毒叶法测定了虫酰肼及其衍生物0593对家蚕的毒性,观察了亚致死浓度下对家蚕生长发育的影响,并测定了虫酰肼及其衍生物0593对家蚕幼虫体内保护酶的影响,对虫酰肼0593的作用机理进行了初步探索。结果表明：虫酰肼及其衍生物0593对2龄家蚕96 h的LC₅₀值分别为1.2863和0.3364 mg·L^-1,属高毒级药剂;虫酰肼及其衍生物0593在亚致死剂量下对家蚕的生长发育有明显的不利性,可使幼虫历期缩短0.5～2 d;处理组眠期体重、全茧量、蛹重和化蛹率与对照相比均显著降低;对4龄幼虫体内多酚氧化酶和几丁质酶也有较明显影响,虫酰肼及其衍生物0593处理家蚕,处理后6 h对体内多酚氧化酶有明显激活作用,12 h后表现出显著的抑制作用;虫酰肼及其衍生物0593对家蚕体内几丁质酶均有激活作用。0593对保护酶的影响较虫酰肼明显。结果提示虫酰肼及其衍生物0593对家蚕毒性高,对其生长发育和保护酶类均有不利性,不适合在桑园及其周边农田使用。     

亚洲玉米螟幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶cDNA片段的克隆与序列分析

为研究亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis (Guenée)幼虫体内酚氧化酶原激活蛋白酶（prophenoloxidase activating proteinase, PAP）表达调控的分子机理, 本研究根据不同昆虫酚氧化酶原激活蛋白酶基因序列的保守区域, 设计合成简并引物, 采用RT-PCR技术从亚洲玉米螟5龄幼虫中扩增出PAP的一段cDNA片段, 大小为509 bp, 编码169个氨基酸, 预测分子量为18.7 kD, 理论等电点(pI值)为5.1。该基因序列中含有丝氨酸蛋白酶样结构域中保守的催化三联体, 不含发夹结构域。BlastP分析结果表明: 该片段的氨基酸序列与烟草天蛾Manduca sexta PAP-3和冈比亚按蚊Anopheles gambiae发夹型蛋白B1的氨基酸序列一致性最高, 为47%; 与烟草天蛾PAP-2、家蚕Bombyx mori PPAE、 斜纹夜蛾Spodoptera litura PPAE-3、 蓖麻蚕Samia cynthia ricini PAP和黑腹果蝇Drosophila melanogaster丝氨酸蛋白酶7的氨基酸序列的一致性分别为45%, 45%, 44%, 43%和41%。构建系统发育树, 对其进化关系进行了初步分析, 结果显示: 亚洲玉米螟PAP与烟草天蛾PAP-3和斜纹夜蛾PPAE-3的亲缘关系较近, 与黑腹果蝇丝氨酸蛋白酶7和冈比亚按蚊发夹型蛋白B1的亲缘关系较远。这些结果说明克隆得到的cDNA片段为亚洲玉米螟幼虫PAP基因靠近羧基端的部分序列。     

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Hox基因研究进展

Hox基因（homeobox genes）在昆虫躯体模式（body plan）的发育调控机制中扮演着重要角色,其表达具有严格的组织特异性和胚胎发育的程序性。家蚕Bombyx mori作为鳞翅目昆虫的代表,其Hox基因也陆续得到鉴定。在家蚕中存在一个拟复等位基因群--E群基因,其突变表型均与过剩斑纹和过剩附肢有关,这可能与Hox基因有着密切联系。家蚕全基因组测序完成后,发现其Hox基因簇中存在12个特有的homeobox基因（Bmshx1~Bmshx12）, 说明家蚕Hox基因可能具有独特的生物学意义。我们还利用家蚕基因芯片数据分析了Bmlab与Bmpb基因的组织表达特征。通过对家蚕Hox基因的研究,探索家蚕躯体模式建立机制,可望为解析其他鳞翅目昆虫的躯体模式的建立机制提供理论依据。本文就家蚕Hox基因的表达、功能及其与E群突变的关系等方面进行了综述。     

共生菌Cardinium对朱砂叶螨的生殖调控作用

为了了解共生菌Cardinium对朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus (Boisduval)的生殖调控作用,从检测到感染Cardinium的种群中选取山西运城和甘肃兰州2个感染率较高的种群作为实验材料,对Cardinium在寄主生殖调控方面的作用进行研究。通过人工培养100%感染Cardinium的种群和100%不感染的种群,并从中挑取不同感染类型的雌雄螨单独进行杂交实验,设立感染Cardinium(♀)×感染Cardinium(♂),感染Cardinium(♀)×不感染(♂),不感染(♀)×感染Cardinium(♂),不感染(♀)×不感染(♂) 4种杂交组合。结果发现,抗生素处理后不感染的雌螨和受感染雄螨的交配表现出了单向的胞质不亲和,而且2个种群表现出了2种类型：在山西种群不亲和的组合中,CI表现为卵孵化率显著降低,多数雌螨都产生出F₁雌螨后代,但是F₁代雌螨数量相对于其他3种组合明显减少; 而在甘肃种群不亲和的组合中则表现为卵全部孵化且幼螨100%存活,但全部为雄螨后代。2个种群中Cardinium的亲缘关系非常相近,而它们却能够在不同的地理种群中表现出不同的CI表型,这提示亲缘关系非常接近的品系也可以产生不同的表型。研究结果为深入揭示Cardinium的感染机制和生殖调控作用提供重要基础。     

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂基因serpin-6的克隆、序列分析和组织表达

本文利用RT-PCR和RACE方法,获得了家蚕Bombyx mori丝氨酸蛋白酶抑制剂基因（serpin）的开放读码框(ORF) 和5′UTR序列。根据该基因与其他昆虫serpin的同源性关系将其命名为家蚕serpin-6 基因,GenBank登录号EU159447。为了研究serpin-6与家蚕免疫反应的相关机理,对serpin-6基因的组织表达和免疫刺激反应进行了研究。结果表明该基因在家蚕的头部和生殖腺中mRNA表达量非常高,在中肠,脂肪体,丝腺和血淋巴表达量较低。用脂多糖(LPS) 刺激5龄第3 d家蚕后,serpin-6基因在脂肪体和血淋巴中都被显著诱导表达,且都在刺激6 h后表达量最高。推测该基因在家蚕细胞免疫反应中起着一定的作用。     

华北大黑鳃金龟两种围食膜蛋白cDNA的分子克隆与序列分析

本文以华北大黑鳃金龟Holotrichia oblita中肠为材料,依据Stratagene公司文库构建试剂盒方法,构建其中肠cDNA表达文库,该文库滴度为1.9×106 pfu/mL,重组率为99.97%。依据现代免疫学原理,利用棉铃虫Helicoverpa armigera围食膜蛋白多克隆抗体筛选文库,得到两个编码华北大黑鳃金龟围食膜蛋白的cDNA克隆Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2,其cDNA长分别为2 385 bp和1 633 bp,在PolyA末端上游各有3个多聚腺苷酸信号序列AATAAA,最长开放阅读框(ORF)分别编码729个和477个氨基酸,与粉纹夜蛾Trichoplusia ni CBP2(chitin binding protein 2)的相似性最高,分别为21.9%和19.1%。结构域分析表明,Ho-Peritrophin1与Ho-Peritrophin2分别具有9个和6个几丁质结合功能域,只含有较少的O-糖基化位点,不含有类粘蛋白结构域。胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶对两种蛋白的作用位点主要位于几丁质结合功能域(chitin binding domain, CBD)内部,而因受几丁质结合功能域保护,这两种蛋白能够抵抗这些蛋白酶的降解。与正常CBD比较,这两种蛋白C端的CBD只含有4个Cys,只在第1与第3、第4与第5个Cys之间形成两对二硫键,缺少由第2与第6个Cys形成的二硫键。推测其N端还应包括信号肽序列和几丁质结合功能域的未知序列。     

感染稻水象甲的Wolbachia基因组中插入序列的鉴定与分析

共生细菌Wolbachia对宿主的生殖起多种调控作用。以往研究表明, Wolbachia基因组中广泛存在插入序列(insertion sequence, IS), 它们对宿主基因组的可塑性、 多样性和进化起重要作用。稻水象甲Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel在东亚是一种外来水稻害虫, 在原产地北美营两性生殖, 而在所有入侵地均营孤雌生殖。本研究采用PCR法从河北唐海孤雌生殖型稻水象甲体内克隆获得了Wolbachia的2条IS序列, 即ISWosp4和ISWosp6; 从美国德克萨斯州两性生殖型稻水象甲成虫体内克隆获得了Wolbachia的2条IS序列, 即ISWosp3和ISWosp5。碱基序列比对显示: ISWosp3和ISWosp4属于IS3家族IS3组成员, ISWosp5为IS4家族IS231组成员, ISWosp6为IS5家族IS1031组成员。对这些IS的ORF结构、 所编码氨基酸序列的结构等进行了分析, 推测ISWosp5具有潜在转座活性。所得结果增进了我们对Wolbachia IS3, IS4和IS5家族插入序列的认识, 同时为今后从IS的角度探讨Wolbachia与稻水象甲生殖的关系奠定了基础。