柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖合成酶基因的表达变化

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数据支持。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫脂肪体组织中克隆得到TPS基因,并进行生物信息学分析;RT-PCR检测该基因在柞蚕幼虫各组织中的表达分布,进一步采用Real-time PCR分析柞蚕滞育蛹解除滞育过程中该基因在脂肪体组织和血淋巴中的表达量变化。【结果】克隆获得柞蚕海藻糖合成酶基因并命名为ApTPS。其开放阅读框长2 487 bp,编码828个氨基酸,蛋白预测分子量为93.19 k D,等电点(p I)4.61;无信号肽,无跨膜区。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中;蛋白质结构域分析表明,ApTPS有两个保守功能区:TPS(第22-497位氨基酸)和TPP(第532-772位氨基酸)。组织特异性分析表明,ApTPS基因在柞蚕幼虫脂肪体中表达量最高;柞蚕解除滞育过程中,ApTPS在脂肪体和血淋巴中的表达量均有所升高,且显著高于对照组(P0.05),但血淋巴中表达量的升高滞后于脂肪体。【结论】结果提示ApTPS参与了柞蚕蛹滞育中碳水化合物代谢调控并在其中发挥重要作用,与柞蚕蛹滞育解除关系密切。     

柞蚕蛹滞育和滞育解除过程中海藻糖酶基因表达模式及酶活力分析

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖酶(trehalase,Treh)基因,探讨该基因在柞蚕蛹滞育和滞育解除过程中的表达模式与海藻糖酶活力变化,为阐明柞蚕蛹滞育期间糖代谢机制提供参考。【方法】利用RT-PCR技术从柞蚕蛹中克隆获得海藻糖酶基因,并对其进行生物信息学分析。采用半定量RT-PCR检测长光照(17L∶7D)处理后的滞育解除柞蚕蛹与对照滞育蛹不同组织中该基因的表达谱;采用实时定量PCR(qPCR)分析其在长光照下滞育解除过程中柞蚕蛹脂肪体中的相对表达量变化。利用3,5-二硝基水杨酸法检测脂肪体中海藻糖酶活力的变化,同时采用蒽酮比色法测定其血淋巴中海藻糖含量。【结果】克隆获得柞蚕3个海藻糖酶基因,分别命名为ApTreh1A,ApTreh1B和ApTreh2(GenBank登录号分别为:KU977455,KU977456和KU977457),开放阅读框(ORF)全长分别为1 797,1 635和1 932 bp,分别编码598,544和643个氨基酸。同源序列比对与系统进化树分析表明,ApTreh1A和ApTreh1B为可溶型海藻糖酶(Treh S),ApTreh2为膜结合型海藻糖酶(Treh M)。半定量RT-PCR检测发现,各组织中ApTreh2比ApTreh1的分布更广且表达量更高。qPCR检测发现,ApTreh1A和ApTreh1B在长光照处理后的柞蚕蛹脂肪体中,21 d时表达量都表现出快速升高[分别是对照组(12L∶12D)的2倍和4.7倍],28 d与35 d时下降,42 d时表达量再次升高;ApTreh2随着滞育的解除表达量逐渐升高,28 d时达到最高(约为对照组的2.7倍),42 d时又出现一个小高峰(约2.3倍),后期逐渐下降。长光照下脂肪体中海藻糖酶活力逐渐升高,21 d时达到最高(约18.5 U),35 d时降到最低(约11.2 U),42 d时其酶活力再次略微升高,之后呈下降趋势,与基因表达变化趋势一致。蛹血淋巴中海藻糖含量在长光照条件下呈现出升高趋势,21 d时达到最高,在整个发育时期的含量比对照组要高。【结论】本研究结果表明柞蚕蛹滞育解除过程中海藻糖酶基因表达的变化与蛹脂肪体中海藻糖酶活性、蛹血淋巴中海藻糖含量的变化趋势呈一致性,提示海藻糖酶基因的表达响应在柞蚕蛹滞育解除中发挥重要作用。     

柞蚕RR-1亚族表皮蛋白基因ApCP12与ApCP23的表达特征与功能分析

【目的】表皮蛋白(cuticular proteins,CPs)种类丰富,在昆虫生长发育中起着重要作用。本研究旨在丰富柞蚕Antheraea pernyi体内所含表皮蛋白的类型,探讨不同发育阶段表皮蛋白基因的表达规律。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫表皮组织中克隆得到两个表皮蛋白基因,并进行生物信息学分析及系统进化分析;半定量RT-PCR检测该基因在柞蚕胚胎发育期的表达规律及在幼虫各组织中的表达分布;实时荧光定量PCR(qPCR)分析该基因在柞蚕不同发育时期及3龄幼虫RNAi后的表达量变化。【结果】克隆获得两个柞蚕表皮蛋白基因并分别命名为ApCP12和ApCP23,GenBank登录号分别为MF318874和MF318875。生物信息学分析表明,ApCP12基因长度为690 bp,开放阅读框(open reading frame,ORF)长336 bp,编码111个氨基酸,推测得到的蛋白质分子量为12 kD;ApCP23长度为1 243 bp,ORF长度为594 bp,编码197个氨基酸,相对分子质量为23 kD。两种蛋白都具有RR-1亚族的保守基序,与RR-2亚族表皮蛋白聚类分析位于不同分支。组织特异性表明,ApCP12基因在柞蚕幼虫各组织中的分布比ApCP23更为广泛。柞蚕不同发育时期中,ApCP12在胚胎发育期表达量逐渐升高;幼虫眠起3 d内相对于眠期,ApCP12的表达量最高增加了约3倍,而ApCP23的表达量增加了13倍;蛹黑化时期,ApCP12的表达量高于ApCP23;羽化前期,基因的表达量无明显变化,直至羽化前1 d,ApCP12和ApCP23的表达量相对于注射蜕皮激素第1天分别增加了3.5和3倍。RNAi处理后,3龄幼虫体内ApCP12的表达量下降了5倍,ApCP23的表达量降低了3倍。【结论】结果提示,RR-1亚族的这两种柞蚕表皮蛋白参与了柞蚕不同发育阶段幼虫表皮、蛹皮、成虫表皮的构建,与柞蚕生长发育的整个生命周期关系密切。