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...     

WOX转录因子在植物发育中的作用

WOX(WUSCHEL-related homeobox)转录因子与植物发育密切相关,包括植物胚胎发育和体胚发生、花和根发育、愈伤组织的形成和维持,以及干细胞维持等过程。越来越多的研究表明WOX在植物发育过程中扮演着极其重要的角色。WOX调控植物发育的机理研究在促进植物发育以及构建植物良好表型等研究提供了突破口。本文主要对WOX调控植物发育的相关研究进行综述,并结合表观遗传学调控,探讨了WOX调控植物发育的过程,以期为WOX转录因子调控植物的作用机制提供启示。     

FoxA转录因子在肝脏发育中的研究进展

FoxA蛋白是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子,已发现其三名成员FoxAl、FoxA2和FoxA3在哺乳动物胚胎期的器官形成、成体时期的新陈代谢和内环境稳定中起着重要作用。肝脏发育FoxA亚家族成员起着关键调控作用,在肝向命运决定中扮演“先锋因子”的角色。该文对FoxA转录因子在肝脏发育中的调控作用进行了小结,综述了近年来的最新研究成果。     

家蚕5龄幼虫精巢和卵巢microRNA芯片及转录组比较分析

【目的】本研究旨在通过对家蚕Bombyx mori 5龄幼虫精巢和卵巢组织微小RNA (microRNA, miRNA)基因芯片及转录组进行分析,找到参与家蚕性腺发育相关的miRNA分子及可能的靶基因。【方法】采用新一代高通量测序平台对家蚕5龄幼虫精巢和卵巢(分别定义为Test和Control)进行miRNA基因芯片检测及转录组测序分析,根据P＜0.05且log₂(fold change, FC)≥2的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达miRNA;根据q≤0.05且|log₂(fold change)|≥1的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达基因 (differentially expressed genes, DEGs);随机选取8个上调和12个下调差异表达miRNA,对其表达及其预测的5个靶基因进行qRT-PCR验证;对DEGs以及差异表达miRNA的靶基因进行KEGG通路富集分析。【结果】从精巢和卵巢样本中(Test vs Control)分别鉴定出68个差异表达miRNA和3 991个DEGs,其中上调和下调miRNA分别为36和32个,上调和下调DEGs分别为2 033和1 958个。差异表达miRNA的qRT PCR验证结果均与芯片数据一致。KEGG通路富集分析结果显示DEGs在新陈代谢及核糖体的信号通路显著富集。对差异表达miRNA在DEGs中的可能靶基因进行预测,结果找到了4组表达趋势相反的miRNA与靶基因：分别是bmo-miR-2774a与LOC101745556;bmo-miR-92b与LOC101735954以及bmo-miR-3266与LOC733130和LOC778467;1组表达趋势一致的miRNA与靶基因：bmo-miR-3321与LOC101744895。5个靶基因的qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。【结论】本研究获得了家蚕5龄幼虫精巢和卵巢转录组及miRNA芯片数据,筛选并验证了4组差异表达和1组一致表达miRNA及潜在靶基因,为探究家蚕精巢和卵巢发育差异奠定了基础。     

转录因子ZnF-706在鳞翅目昆虫中的进化格局及在家蚕中的功能

【目的】探讨家蚕Bombyx mori的潜在驯化基因——转录因子ZnF-706在鳞翅目(Lepidoptera)昆虫进化过程及家蚕驯化过程中的分子进化格局;并基于CRISPR/Cas9家蚕基因组编辑平台,探讨ZnF-706基因在家蚕中的功能。【方法】首先分析了家蚕ZnF-706序列特征,并利用已发表芯片数据调研该基因在家蚕幼虫组织中的表达格局;利用Phylogenetic Analysis byMaximum Likelihood (PAML)分支检验方法,分析该基因在鳞翅目不同类群中的分子进化格局。基于已发表的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对ZnF-706进行基因区域人工选择信号分析;对ZnF-706基因上游2 kb的调控区域进行单核苷酸多态性位点频率检测,发掘在家蚕群体中固定下来的突变位点;针对突变位点所在区域进行转录因子结合活性预测。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术敲除ZnF-706基因,获得纯和突变体;以野生型家蚕为对照,检测突变体的茧重及蛹重变化。【结果】家蚕ZnF-706的编码蛋白具有典型的锌指蛋白结构域。ZnF-706在家蚕5龄第3天幼虫各组织中广泛表达,尤其表皮、脂肪体和生殖腺中有很高的表达量;该基因在鳞翅目、蚕蛾总科(Bombycoidea)及天蚕Antherea yamamai 3个分支中均呈现快速进化信号,在家蚕中有强烈的人工选择信号。该基因所在基因组区域的家蚕-野桑蚕种群分歧度参数Fst明显升高,家蚕群体中的群体多样性π明显降低,表明它位于一个选择扫荡区域内;该基因在家蚕-野桑蚕中的9个SNP位点存在于上游调控区,并位于转录因子结合活性区域内。该基因的纯合家蚕突变体ΔZn F-706生存力减弱,并且茧重以及蛹重与野生型家蚕相比都显著降低。但与黑腹果蝇Drosophila melanogaster中不同的是,家蚕中该基因的突变并不致死。【结论】ZnF-706可能在鳞翅目尤其是泌丝昆虫中进化,并在家蚕驯化过程中受到选择压力,提示其对于特征性状茧丝的变异可能发挥作用。该基因可能通过对丝蛋白基因的直接调控,或通过影响家蚕的生长发育而间接地影响茧丝性状。本研究不仅为探究家养动物人工选择机制提供了来自昆虫类材料的独有证据,也为后续深入开展家蚕重要经济性状的转录调控研究提供线索。     

转录调控因子Fox的功能及分子机制研究进展

Fox (Forkhead box)蛋白家族有19个亚族, 它们通过结合DNA, 激活或抑制目的基因的转录活性, 同时还能参与细胞信号转导、 细胞周期调控和新陈代谢的调节, 在生物体发育及其成熟的组织器官中均能发挥重要作用, 目前, 有关Fox蛋白家族的功能及分子机制已逐步成为免疫学、 遗传学、 医学以及肿瘤学领域的研究热点。本文综述了Fox家族成员的命名及分类、 蛋白结构及其DNA识别机制以及该家族成员如何参与Hh, TGF-β/SMAD, MAPK, Wnt/β-catenin和IGF信号通路的调控。Fox家族可调控线虫的咽、 果蝇的唾液腺以及哺乳动物的肝脏和眼睛等器官的发育, 能够影响细胞周期, 其家族成员FoxA可以和CREB、 GR结合调控新陈代谢。不同物种的Fox家族成员个数存在差异, 并且受到严格的进化选择。对其功能和分子进化机制进一步研究可为阐明生物的发育机理和人类疾病的防治提供新的思路。     

植物Dof转录因子及其生物学功能

Dof(DNA binding with one finger)蛋白是植物特有的一类转录因子,包含一个C2-C2锌指,其N-末端保守的Dof结构域是既与DNA又和蛋白相互作用的双重功能域。在过去10多年的研究中,Dof蛋白在多种单子叶和双子叶植物中被分离。Dof蛋白作为转录的激活子或抑制子在植物的生长和发育中发挥重要作用。就Dof转录因子及其生物学功能的进展进行了综述。     

动物bHLH转录因子家族成员及其功能

bHLH转录因子在真核生物生长发育调控过程中具有重要作用。动物bHLH转录因子包含45个家族, 分别参与调控神经元发生、肌细胞生成、肠组织发育以及环境毒素响应等生物学过程。过去20年里, 研究人员对动物bHLH家族成员鉴定及其生物学功能开展了广泛的研究。文章在介绍动物45个bHLH家族名称来源的基础上, 综述了小鼠、果蝇和线虫3种模式动物bHLH家族成员及其功能的研究进展。小鼠、果蝇和线虫中分别有114、59和42种bHLH蛋白。其中, 小鼠108种、果蝇47种和线虫20种bHLH蛋白的功能已比较明确, 功能未知的22种线虫bHLH蛋白中还有15种尚未归入相应家族。文章也对部分被误用的bHLH家族成员名称做了说明, 可为相关研究人员深入开展bHLH转录因子结构与功能的研究提供较为清晰和系统的背景资料。     

Identification of the Z-W bivalent in the silkworm,Bombyx mori

None of the 56 chromosomes including sex chromosomes have been identified in the silkworm so far, though the 28 linkage groups have been determined (Doira, 1986). The present study aims to demonstrate the sex chromosome bivalent in the oocyte by using a particular strain, the sex-limited yellow cocoon (Sy), in which a large fragment of the second chromosome was translocated onto the W chromosome. Among 28 bivalents in the oocyte of the Sy strain, an asymmetrical synaptonemal complex was observed, while in the oocyte of the control strains no such complex was found. We consider this complex as the Z-W bivalent in the silkworm.     

家蚕免疫相关基因和信号途径的鉴定和比较分析

家蚕Bombyx mori是一种重要的经济昆虫, 在中国约有5 000年的驯化历史。家蚕分子免疫学方面的最新研究已经初步勾勒出其先天免疫的轮廓。本研究基于更新的家蚕基因组数据, 通过与黑腹果蝇Drosophila melanogaster、冈比亚按蚊Anopheles gambiae、意大利蜜蜂Apis mellifera和赤拟谷盗Tribolium castaneum基因组的比较分析, 鉴定了家蚕21个免疫相关基因家族的218个基因, 其编码产物包括模式识别受体、信号传导因子、效应分子和氧化防御相关的酶类。尽管信号传导因子的序列分化较大, 但系统进化分析显示它们在不同昆虫间呈明显的直系同源关系。相反, 与识别、调制和效应因子相关的基因的序列保守性更高, 但是这些基因家族明显缺乏直系同源基因, 由此推测这些基因是由物种特异的基因复制机制产生的。结果提示家蚕拥有与其他昆虫相同的免疫应答调控的分子机制, 而且家蚕同样可以通过基因复制及其序列分化等方式调节防御策略。     

Serial analysis of gene expression in the silkworm, Bombyx mori

The silkworm Bombyx mori is one of the most economically important insects and serves as a model for Lepidoptera insects. We used serial analysis of gene expression (SAGE) to derive profiles of expressed genes during the developmental life cycle of the silkworm and to create a reference for understanding silkworm metamorphosis. We generated four SAGE libraries, one from each of the four developmental stages of the silkworm. In total we obtained 257,964 SAGE tags, of which 39,485 were unique tags. Sorted by copy number, 14.1% of the unique tags were detected at a median to high level (five or more copies), 24.2% at lower levels (two to four copies), and 61.7% as single copies. Using a basic local alignment search tool on the EST database, 35% of the tags matched known silkworm expressed sequence tags. SAGE demonstrated that a number of the genes were up- or down-regulated during the four developmental phases of the egg, larva, pupa, and adult. Furthermore, we found that the generation of longer cDNA fragments from SAGE tags constituted the most efficient method of gene identification, which facilitated the analysis of a large number of unknown genes.     

Expression analysis of decapentaplegic gene in the silkworm,Bombyx mori

The decapentaplegic (dpp) gene in Drosophila is involved in multiple developmental processes, and is a highly conserved among various eukaryotic species, including Bombyx mori. Although the gene has well been characterized in Drosophila species the B. mori dpp has not yet been functionally analyzed. In this study, we analyzed the expression pattern of B. mori dpp in 12 different developmental days/stages (7 days for fifth instar larvae, 2 days for spinning stage, 2 days for pupal stages, and 1 day for adults) in both male and female silkworms using quantitative real‐time RT‐PCR (qRT‐PCR). mRNA expression of B. mori dpp was much higher in the female larvae up to the mid‐stage of the fifth instar compared with the corresponding male larvae. Similarly, dpp expression also was much higher in females during the eclosion period than that in the corresponding male pupae. During the embryonic stage, the expression level of the dpp gene was much higher compared to that of adult stage in both male and female silkworms. These results suggest that the B. mori dpp gene plays multiple roles in the developmental of B. mori.     

家蚕MLP基因的克隆及其结构分析

利用生物信息学的方法快速获得家蚕MLP (Muscle LIM protein, MLP)基因cDNA电子序列, 经RT-PCR生物验证正确, 登录GenBank (No. DQ311195)。MLP基因cDNA长2 327 bp, ORF全长1 485 bp, 编码产生494个氨基酸。该MLP基因组DNA含有11个外显子, 10个内含子, 所有内含子/外显子边界都符合典型的GT/AG剪切模式。MLP基因编码的蛋白富含Gly (14.4%), 分子量约为53.03 kDa, 等电点(PI)为8.29。通过BLAST分析发现该基因编码的家蚕肌肉LIM蛋白, 含有5个保守的LIM结构域, 家蚕的另一种LIM蛋白(AAR23823)含一个LIM结构域, 两者可能是通过可变剪切产生; 后者可能通过竞争作用调节前者在肌细胞中的功能。MLP的克隆为进一步研究其体内功能奠定了基础。