家蚕单羧酸转运蛋白基因家族的鉴定与表达模式分析

单羧酸转运蛋白(Monocarboxylate Transporter, MCT)是细胞膜上重要的跨膜转运蛋白,负责乳酸、丙酮酸等单羧酸类化合物的跨膜运输,参与机体代谢平衡调节。通过生物信息学方法对家蚕MCT家族基因成员进行了鉴定分析,并利用qRT-PCR技术对其表达模式进行了检测。结果显示,家蚕基因组中存在21个MCT家族基因,其编码氨基酸长度为438~791 aa,等电点为5.47~9.69。分析发现家蚕MCT家族基因分布于7条染色体上,其中在第5号、7号、13号和23号染色体上存在串联重复现象。该家族基因均编码含有6个以上的保守基序的蛋白质,其中MCT9蛋白含有12个跨膜结构域,与人类、果蝇、蜜蜂、赤拟谷盗、非洲爪蟾中的同源蛋白相似。聚类分析结果显示,21个成员中有15个与果蝇、蜜蜂、赤拟谷盗等昆虫中的MCT蛋白成员聚在一支,而人类只有4个MCT蛋白序列同昆虫聚在一起,其余10个单独聚为一支。进一步对这些基因在家蚕不同组织中的表达模式进行检测,结果显示,BmMCT5基因在家蚕5龄第3天幼虫的中肠组织特异性高量表达,BmMCT1、BmMCT7、BmMCT9-2、BmMCT14-2、BmMCT18基因在马氏管特异性高量表达,推测它们在家蚕的消化、排泄等基础代谢中发挥重要作用。研究结果为深入探讨家蚕MCT家族基因的生物学功能提供了理论依据和数据支持。

家蚕泛基因组研究成果及影响

泛基因组是动植物基因组研究的前沿,其特点是全面揭示物种的基因组多样性及其演化特征,包括前期技术不能很好识别的大片段结构变异等。泛基因组研究为系统解析表型多样性的形成和现代育种提供最全面的基因组信息,意义重大。2022年,本研究团队在世界上率先完成了家蚕泛基因组构建,一次性完成545个样本的三代长读长测序和1 078个样本的深度二代测序,取得一系列重要新发现。家蚕泛基因组为规模化高效解析家蚕重要性状遗传基础和有效开展分子育种奠定了坚实基础,推动蚕学研究进入新的历史阶段,进一步巩固了我国在本领域的引领地位,对蚕业科学的发展具有深远影响。近2年来,在泛基因组的有力支撑下,我们在家蚕的多组学数据库构建、W染色体完整序列解析、重要性状遗传基础解析等方面取得多项突破性进展,并大力推动泛基因组在基因组选择、分子设计育种等方面的应用。在家蚕泛基因组论文发表2周年之际,特撰文对该计划的研究成果、影响和相关后续工作进行了梳理及展望。

家蚕及鳞翅目W染色体基因组及其起源

家蚕作为重要经济昆虫,基因组学研究已取得了一系列重要成果,最近家蚕W染色体基因组研究也获得了突破。昆虫中W染色体为鳞翅目特有,其起源长期是进化生物学研究的热点问题,随着近年基因组学研究的高速发展,关于鳞翅目W染色体起源问题也有了较为明晰的认识。本文重点介绍家蚕W染色体的研究历程和具体特征,并详细描述鳞翅目W染色体起源的研究进展,以期为家蚕性别调控和基于W染色体的分子育种研究,以及其他物种性染色体起源研究提供理论参考。

家蚕驯化起源研究概述

家蚕(Bombyx mori)的驯化是农业史上的重大事件之一,由之形成的养蚕业对中华文明和世界农业历史产生了深远的影响。关于家蚕的驯化起源,除了远古的神话传说外,研究人员从历史学、考古学和生物学角度进行了溯源,尤其是近20年获得了大量的分子生物学证据。本文对家蚕驯化起源的2个核心科学问题——野生祖先来源和起源地(驯化事件发生地)的相关生物学研究进展进行概述。分子生物学和基因组学证据表明,家蚕的野生祖先是中国野桑蚕(Chinese Bombyx mandarina),而不是日本野桑蚕(Japanese B.mandarina),所有的家蚕品种都来自于一个起源中心。最新的泛基因组分析结果表明,家蚕的驯化起源于黄河中下游地区。

家蚕突变基因的分子解析研究进展

家蚕属于完全驯化的昆虫,不仅是有超过5 000年养殖历史的重要经济动物,而且是遗传学等领域研究的优良材料。突变体是遗传研究的重要资源,在揭示遗传规律、基因功能、代谢通路、调控网络、分子机制等方面具有重要作用。家蚕突变类型丰富,已有超过600个孟德尔突变被描述。至今,已在分子水平鉴定了90余个突变基因,主要涉及卵色、体色、斑纹、体形、附肢、茧色及有关生理变异等。这些研究不乏具有独特而重要的科学发现,为蚕学、昆虫学及生命科学的发展作出了积极贡献。本文综述了家蚕突变基因的分子解析研究进展,以飨读者。

电晕人工孵化对家蚕品种“两广二号”原原种及原种主要经济性状的影响

蚕业生产中应用最多的是二化性家蚕品种,通过人工孵化技术解除其蚕卵的滞育,可以实现全年多批次养蚕。以华南蚕区现行二化性家蚕品种“两广二号”的亲本(原原种、原种)为材料,调查蚕卵经电晕人工孵化后对幼虫的生长发育、强健性以及产茧和产卵性状的影响。结果表明:电晕处理组的蚕卵孵化率与浸酸组相仿,孵化幼虫的龄期经过也相似;电晕处理组家蚕的强健性略优于浸酸处理组,产茧量也高于浸酸处理组,且有些亲本品种表现出的差异达到显著水平;原原种自交单蛾产卵量及原种杂交的单蛾产卵量在电晕处理组与浸酸处理组之间没有显著差异。这些结果证明,电晕人工孵化技术对“两广二号”原原种及原种的主要经济性状没有不良影响,可应用于家蚕种茧育。

家蚕3龄起蚕添食胜红蓟素对茧丝纤度和力学性能的影响

为了获得力学性能优异的细纤度茧丝,给普通家蚕品种“夏FB”的3龄起蚕添食一定浓度的抗保幼激素类物质胜红蓟素,调查幼虫添食胜红蓟素对蚕茧的形态大小、质量以及茧丝的纤度、结构、力学性能和热稳定性的影响。结果表明,供试3龄起蚕添食600 mg/L胜红蓟素后没有出现龄期缩短的情况,但添食处理组的茧长、茧幅显著变小,茧丝纤度变细,茧丝二级结构含量发生了改变,茧丝的力学性能提高。研究结果初步提示,家蚕添食胜红蓟素对茧丝性能有一定的改良效果。

家蚕性别决定分子机制及调控研究进展

性别决定是生物学研究领域一个基础且重要的科学问题。雄蚕与雌蚕在生理生化和经济性状方面具有差异,故家蚕性别决定一直是蚕业科学及蚕桑产业关注的重要课题。本文对家蚕的性染色体、性别决定基因、性别决定级联调控,以及家蚕性别调控在产业上的应用等研究现状进行分析和阐述,为进一步解析家蚕性别决定调控网络,阐明家蚕性别决定调控机制,以及促进其他鳞翅目昆虫性别决定研究提供参考信息和借鉴。