家蚕微孢子虫中小RNAs的全基因组鉴定与分析(英文)

【目的】家蚕Bombyx mori微粒子病是蚕业生产上的毁灭性病害,家蚕微孢子虫Nosema bombycis是该病的病原,可经卵垂直传播和经口水平传播。为了探索家蚕微孢子虫中对重复元件的抵御以及对基因转录调控的潜在方式,本研究拟在基因组水平上对该物种的小RNAs进行全面系统的分析,鉴定与转座子相关的小RNAs和潜在的miRNAs。【方法】从感染家蚕微孢子虫的家蚕中肠中提取总RNA,分离小片段RNA并反转录后,进行Solexa高通量测序。通过生物信息学方法对小RNAs进行分类及功能注释,鉴定起源于家蚕微孢子虫不同类型转座子的小RNAs,并对潜在的miRNA进行预测分析。【结果】家蚕微孢子虫小RNAs的长度主要是24和25 nt,其中大部分序列表现出5'末端的尿嘧啶偏好性。家蚕微孢子虫中存在丰富的与转座子相关联的小RNAs,并且与转座子标准序列匹配的反义小RNAs明显多于正义小RNAs。同时,鉴定获得了31个候选miRNAs,部分为Nosema属的其他孢子虫中所共有,暗示其在微孢子虫基因组进化上具有保守性。【结论】首次鉴定到家蚕微孢子虫的转座子相关性小RNAs,暗示小RNAs在家蚕微孢子虫基因组对转座子防御过程中起到作用,31个潜在的miRNAs为家蚕微孢子虫miRNAs的功能验证提供了后续靶标。

桑树脱落酸生物合成相关基因的鉴定及转录表达分析

【目的】9-顺式环氧类胡萝卜素双加氧酶(NCED)、醛氧化酶(AAO)和玉米黄质环氧化酶(ZEP)在脱落酸(abscisic acid,ABA)间接途径合成中发挥主要调节作用,它们是ABA合成相关基因。以桑树栽培品种嘉陵40号(Morus atropurpurea Roxb.)果实为材料,测定其发育过程中ABA的含量,分析桑椹成熟过程中ABA合成相关基因的转录表达、ABA及其合成抑制剂对果实发育的影响,为研究ABA在桑椹成熟和衰老过程中的作用机制提供基础数据。【方法】根据从单倍体川桑(Morus notabilis Schneid.)基因组数据库(http://morus.swu.edu.cn/morusdb)下载的ABA合成相关基因序列,对其DNA及推导的氨基酸序列进行分析。使用RNAiso Plus(Ta Ka Ra)提取总RNA。以c DNA为模板,利用real-time PCR方法检测不同时期和不同处理桑椹中ABA合成相关基因的转录表达差异。利用高效液相色谱法,测定桑椹发育过程中的ABA含量。【结果】在川桑基因组数据库筛选鉴定到6个ABA合成相关基因:1个Mn AAO、2个Mn ZEP和3个Mn NCED。Mn NCED1-3氨基酸序列高度保守,聚类分析表明它们与双子叶果树NCEDs序列同源性较高,与单子叶植物同源性较低;转录分析表明它们在叶中转录水平相对高于其他组织,在根中最低。其中Mn NCED2和Mn NCED3在根、皮、冬芽、雄花、叶中的转录水平较高。随着果实的发育,ABA含量在转色期开始逐渐上升。外源ABA处理后,桑椹脱落率升高,而氟啶酮(fluridone)可以抑制桑椹的脱落。Mn NCED1-3在果实发育中后期的转录水平较高,与ABA含量的升高相一致,而Mn AAO和Mn ZEP1-2在中后期下调。离体桑椹经ABA处理后,Mn NCED1、Mn AAO和Mn ZEP1的转录水平直到第4天才出现上调,Mn NCED3在第3天和第4天被上调,Mn ZEP2一直上调;氟啶酮处理后Mn NCED1和Mn ZEP2的转录表达量只在第1天和第3天被下调,Mn AAO和Mn ZEP1只在第4天升高,Mn ZEP1只在处理后第1天被下调,Mn NCED2在ABA和氟啶酮处理后均被下调。【结论】从桑树中获得了6个ABA合成相关基因Mn AAO、Mn ZEP1—Mn ZEP2和NCED1—Nc ED3,Mn NCEDs在果实发育中后期的转录表达相对较高,并与ABA的含量变化相一致,可能对ABA的合成起主要调控作用,外源ABA处理能够促进桑椹的成熟和脱落,氟啶酮处理能够抑制桑椹的成熟和脱落。

家蚕蜕皮激素合成相关的细胞色素P450基因的鉴定分析

【目的】昆虫变态发育的启动主要受前胸腺合成分泌的蜕皮激素所调控,而蜕皮激素的合成是由细胞色素P450基因催化完成。家蚕(Bombyx mori)是一种产丝昆虫,蚕业生产中如果能阻断或延迟家蚕蛹变态发育进程,将有利于改进蚕茧处理工艺,提高蚕丝品质。论文旨在鉴定参与家蚕蜕皮激素合成的细胞色素P450基因,从而为人为遗传调节家蚕变态发育提供靶基因。【方法】基于序列同源性比对,筛选家蚕及其他昆虫中参与蜕皮激素合成的P450基因。利用ClustalW软件,分析昆虫蜕皮激素合成相关P450基因的遗传发生关系。通过全基因组表达芯片数据分析及RT-PCR验证,调查家蚕蜕皮激素合成相关P450基因的时空表达特征。利用RNAi技术分析Cyp314a1表达下调对家蚕变态发育的影响。【结果】家蚕基因组中有4个参与家蚕蜕皮激素合成的P450基因,即Cyp306a1、Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1。比较分析显示,这4个蜕皮激素合成相关的P450基因在家蚕及其他昆虫中都是单拷贝,而且每个基因的同源体在遗传发生树上能很好地聚成一类,表明昆虫蜕皮激素合成相关的P450基因及其负责的蜕皮激素合成通路非常保守。时空表达谱分析显示,在家蚕幼虫5龄第3天,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在家蚕幼虫卵巢、精巢和头部等组织器官中高表达;在幼虫-蛹-成虫变态发育进程中,Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在蛹变态发育后期表达,其中Cyp314a1分别在上簇、化蛹及羽化前高表达,这与蜕皮激素滴度高峰出现的时期基本一致。Cyp314a1的RNAi导致家蚕不能正常化蛹及雌蛾卵巢发育异常,且降低了蜕皮激素信号通路关键基因HR3及Ftz-f1的表达。【结论】家蚕蜕皮激素合成相关的P450基因在进化上非常保守,其表达水平降低能引起家蚕蛹变态发育受阻,暗示蜕皮激素合成相关P450基因可以用作家蚕变态发育控制的靶标基因之一。

家蚕整合素基因Bmintegrin αPS3的鉴定及亚细胞定位

【目的】克隆家蚕整合素基因BmintegrinαPS3,分析其mRNA表达及亚细胞定位特征,并进行原核表达及蛋白纯化,为进一步探究BmintegrinαPS3在家蚕中的功能奠定基础。【方法】利用RACE方法克隆获得BmintegrinαPS3的cDNA全长序列;采用RT-PCR方法检测BmintegrinαPS3的时空表达;在原核表达系统中表达获得BmintegrinαPS3重组蛋白;并构建BmintegrinαPS3真核表达载体,转染家蚕胚胎细胞系分析其蛋白亚细胞定位。【结果】家蚕整合素基因BmintegrinαPS3编码框全长为2 895 bp,编码965个氨基酸,含有整合素家族蛋白典型的integrin alpha结构域,预测其为跨膜蛋白。构建了BmintegrinαPS3的原核表达系统,并利用亲和层析纯化获得高纯度的BmintegrinαPS3原核表达蛋白,为进一步制备抗体获得足够的抗原。在家蚕细胞系中外源表达BmintegrinαPS3蛋白,显示其主要定位于细胞质和细胞膜中。另外,RT-PCR结果显示BmintegrinαPS3 mRNA在血细胞中为特异持续表达。【结论】获得了BmintegrinαPS3的完整cDNA序列及表达特征,经原核表达、纯化获得其融合蛋白,在细胞水平上初步分析了其亚细胞定位情况。

家蚕组织蛋白酶O(BmCatO)基因鉴定及表达分析

【目的】克隆家蚕(Bombyx mori)蛋白酶O基因Cathepsin O(Bm Cat O),分析其m RNA表达特征,通过原核表达、蛋白纯化和多次免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体,为进一步探究组织蛋白酶O在家蚕变态发育中的功能奠定基础。【方法】利用RACE技术克隆获得家蚕组织蛋白酶O的全长c DNA序列,然后采用RT-PCR对其时空表达特征进行研究。从NCBI下载其他物种组织蛋白酶O基因序列,利用Clustalx和MEGA 6.0软件进行同源比对和进化分析。选取特异性较高的片段设计特异性引物,将PCR扩增产物连接至PET32a质粒,转化至E.coil表达菌株Rosetta(DE3),经IPTG诱导获得组织蛋白酶O重组蛋白,然后利用Ni+亲和层析方法对重组蛋白进行纯化,最后多次免疫新西兰大白兔获得多克隆抗体。【结果】家蚕组织蛋白酶O基因存在于家蚕第14号染色体上,scaffold为nscaf2943,基因编号BGIBMGA009231。该基因有两种剪切形式,剪切体1开放阅读框(ORF)全长为1 071 bp,编码356个氨基酸,预测蛋白分子量36 k D,等电点8.594;剪切体2 ORF全长为942 bp,编码313个氨基酸,预测蛋白分子量40 k D,等电点7.951。两种剪切体均有6个外显子和5个内含子构成,剪切体2的第六外显子出现部分缺失。两种剪切体编码的蛋白结构相似,均含有信号肽、Inhibitor129和Pept-C1结构域。进化分析结果表明,无脊椎动物组织蛋白酶单独聚为一类,且家蚕组织蛋白酶O与同为鳞翅目成员的二化螟(Chilo suppressalis)组织蛋白酶O最为接近。RT-PCR结果显示该基因特异性持续表达于幼虫血细胞,剪切体1的表达水平明显高于剪切体2,但这两种剪切体在幼虫血细胞发育时期表达趋势一致。构建家蚕组织蛋白酶O原核表达系统,利用亲和层析纯化获得高纯度的家蚕组织蛋白酶O重组蛋白,并利用纯蛋白免疫新西兰大白兔制备多克隆抗体,ELISA显示其效价高达到1﹕1 280 000。Western印迹结果表明,该抗血清可以特异性识别家蚕组织蛋白酶O重组蛋白。【结论】获得了家蚕组织蛋白酶O基因的完整c DNA序列及表达特征,经原核表达、纯化获得高纯度的融合蛋白,通过多次免疫新西兰大白兔成功获得抗体。

家蚕蛹期特异表达基因 BmCP283 鉴定及其启动子的克隆分析

【目的】鉴定家蚕蛹期特异基因及其启动子,为家蚕变态发育人为调节及蛹生物反应器开发提供支撑。【方法】基于芯片表达数据分析及RT-PCR验证,筛选家蚕蛹期特异表达基因;利用PCR方法克隆家蚕蛹期特异表达基因上游的启动子序列,并利用转基因技术验证启动子的活性及时期特异性。【结果】筛选获得了在家蚕蛹期特异表达的表皮蛋白基因BmCP283;所克隆的BmCP283上游启动子区序列长2 004 bp,利用此序列所构建以红色荧光蛋白基因dsRed为报告基因的转基因蚕中,BmCP283启动子驱动的dsRed只在蛹后期表达,且主要表达于翅等组织中。【结论】BmCP283为家蚕蛹期特异表达基因,克隆获得的BmCP283启动子的启动活性具有蛹期特异性。

家蚕丝氨酸蛋白酶抑制剂BmSPI37的克隆、表达及微生物诱导分析

【目的】鉴定新的家蚕蛋白酶抑制剂,探讨其在抵御病原微生物入侵方面的功能。【方法】对家蚕蛋白酶抑制剂BmSPI37进行T-A克隆、多序列比对、系统发育树构建、原核表达、RT-PCR时空表达特征及微生物诱导分析。【结果】克隆、表达了1个新的丝氨酸蛋白酶抑制剂,命名为BmSPI37。时空表达特征分析表明,BmSPI37在家蚕5龄幼虫后期表达量很高,而且在中部丝腺中高量表达;在蛹向蛾的变态发育时期,BmSPI37在雌蚕中的表达量显著高于雄蚕。微生物诱导试验表明,BmSPI37在大肠杆菌、黑胸败血菌、球孢白僵菌感染后,强烈上调表达。【结论】推测BmSPI37与防御病原微生物入侵有关。

家蚕空泡型ATP酶(V-ATPase)基因的基本信息及表达特征

【目的】鉴定家蚕(Bombyx mori)中的空泡型ATP酶(vacuolar-type ATPase,V-ATP酶)A、B亚基的编码基因,并调查其在家蚕幼虫5龄第3天不同组织和上蔟时期丝腺不同区段的表达特征。【方法】利用生物信息学的方法鉴定家蚕的V-ATP酶A、B亚基的编码基因并在线预测V-ATP酶两个亚基所具有的结构域,采用软件将其分别与其他物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源序列比对和进化树的构建,通过荧光定量PCR技术分析家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因在5龄第3天家蚕各组织的表达情况。进一步利用向家蚕幼虫上蔟时期的气孔注射pH值指示剂溴酚蓝,对丝腺进行染色,通过颜色变化对丝腺不同区段的pH值进行调查。最后,采用荧光定量PCR对家蚕上蔟时期丝腺不同区段V-ATP酶A、B亚基编码基因的表达情况进行分析。【结果】获得了家蚕V-ATP酶A、B亚基的编码基因BGIBMGA008295(GenBank登录号NM_001098359.1)和BGIBMGA002241(GenBank登录号NM_001098358.1)。结构域预测发现这两个亚基均具有3个非常保守的结构域,分别为位于N端的β筒结构域、序列中部的核苷酸结合结构域和C端结构域。将这两个基因编码的V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列与其他物种V-ATP酶A、B亚基的氨基酸序列进行同源性比对和进化树的构建,同源比对结果发现不同物种中V-ATP酶A、B亚基的氨基酸相似度为90%,保守结构域间相似度高达95%以上,说明不同物种间V-ATP酶A、B亚基高度保守。进化树显示家蚕V-ATP酶A、B亚基与同属于鳞翅目的其他昆虫的V-ATP酶A、B亚基亲缘关系较近。5龄第3天家蚕各组织中V-ATP酶A、B亚基编码基因的荧光定量PCR结果显示,这两个基因主要在中肠、脂肪体、生殖腺和丝腺中表达。使用溴酚蓝染色的方法分析上蔟期丝腺不同区段的pH情况,结果显示家蚕后部丝腺、中部丝腺后区和中区为中性或碱性环境,中部丝腺前区pH急剧下降到酸性环境,前部丝腺也为酸性环境。进一步对V-ATP酶A、B亚基编码基因在上蔟期丝腺不同区段进行表达情况分析,发现V-ATP酶A、B亚基基因在前部丝腺和中部丝腺前区高量表达,推测V-ATP酶可能与这两个区域低pH环境的产生和维持相关。【结论】明确了V-ATP酶在家蚕各组织的表达情况,V-ATP酶可能与中部丝腺前区和前部丝腺腺腔的酸化相关,这为进一步研究V-ATP酶的生理功能提供了理论依据。

家蚕组织蛋白酶L(BmCathepsin L)基因鉴定、表达及其功能分析

【目的】鉴定克隆家蚕组织蛋白酶L基因BmCathepsin L(BmCat L),分析其序列和表达特征。分析家蚕组织蛋白酶L在大肠杆菌诱导下m RNA表达量的变化趋势,为进一步研究家蚕组织蛋白酶L的功能打下基础。【方法】基于家蚕基因组数据库(Silk DB)中序列BGIBMGA006893设计引物,利用RACE技术克隆家蚕组织蛋白酶L基因的cDNA全长序列,通过在线工具对基因结构和蛋白质分子量及等电点进行预测;在NCBI数据库下载其他物种组织蛋白酶L同源序列,利用Clustalx(1.83)和MEGA 6.0软件进行同源比对并构建进化树。运用RT-PCR和qRT-PCR对其时空表达特征进行分析。选取该基因的特异性片段,经PCR扩增,测序验证后将其连接至pET-28载体,转化至Rosseta感受态表达菌株,经IPTG在适宜温度条件下诱导,获得组织蛋白酶L重组蛋白。然后再利用镍离子亲和层析法对该蛋白进行纯化,获得纯度较高的重组蛋白。最后利用大肠杆菌对家蚕血液系统进行攻毒,检测家蚕组织蛋白酶L基因的表达水平。【结果】通过查询家蚕基因组数据库和生物信息学分析得出,家蚕组织蛋白酶L基因定位于家蚕第10号染色体上,基因编号为BGIBMGA006893,nscaf2860。基因开放阅读框全长687 bp,编码228个氨基酸,含有保守的Pept_C1结构域。通过在线网站预测,得出该蛋白酶的分子量为26.132 k D,等电点为4.57。进化分析表明该基因与同为鳞翅目昆虫的草地贪夜蛾和黑脉金斑蝶亲缘关系最为接近。RT-PCR显示该基因集中表达于血细胞,在血液不同龄期也较高表达。用His抗体检测经纯化后的蛋白,最终成功孵育出纯化后的蛋白条带;大肠杆菌个体攻毒免疫试验检测显示,其mRNA表达水平随攻毒时间呈现抛物线式的显著性变化规律,从而揭示出BmCat L与家蚕免疫系统的关联性。【结论】克隆获得家蚕组织蛋白酶L基因的cDNA序列,发现其特异性高表达于血细胞。通过原核表达和蛋白纯化成功获得了该基因的重组蛋白。大肠杆菌的刺激能够显著上调其表达,推测组织蛋白酶L可能参与家蚕免疫反应。

增量表达Bmlipase-1的转基因家蚕的主要经济性状调查

家蚕核型多角体病毒(BmNPV)是对养蚕业危害最严重的病原之一,采用传统育种方法培育家蚕抗性品种存在经济性状和抗性呈负相关的矛盾。为了确定转基因方法能否突破该瓶颈,对先前利用家蚕品种大造建立的增量表达内源性抗病毒基因Bmlipase-1的转基因家蚕系统LI-A的主要经济性状进行调查。结果显示,LI-A的4、5龄幼虫逐日体质量及产茧量性状成绩与正常大造之间没有明显的差异,表明转基因抗病毒家蚕系统LI-A在抗性提高的同时,经济性状没有受到影响。

家蚕脂肪酶1(Bmlipase-1)的原核表达和抗体制备及在转基因增量表达系统中的检测

家蚕肠液中的脂肪酶1(Bmlipase-1)对家蚕核型多角体病毒(BmNPV)具有明显抑制作用,建立的增量表达Bmlipase-1的转基因家蚕品系(LI-A)对BmNPV的抵抗力得到显著增强。为了分析LI-A品系幼虫肠液中Bmlipase-1的含量变化,通过原核表达、纯化Bmlipase-1蛋白,并免疫家兔制备Bmlipase-1的多克隆抗体,对LI-A品系和正常家蚕品种大造4龄、5龄起蚕肠液中的Bmlipase-1含量进行Western blotting检测。结果显示Bmlipase-1在LI-A品系幼虫肠液中的含量明显高于正常家蚕品种大造,证明LI-A品系对BmNPV的抵抗力提高是因为肠液中Bmlipase-1的含量增加。

一株高致病力赭绿青霉的生物学特性及杀虫活性

为明确一株高致病力赭绿青霉Penicillium ochrochloron Q-1的生防潜力,室内测试了不同营养、环境因素及常见杀菌剂、杀虫剂对菌株Q-1的影响,并采用室内毒力测定方法研究菌株Q-1对不同昆虫的毒力。结果表明:菌株Q-1对营养要求较低,最适生长和产孢培养基分别为淀粉琼脂培养基(SYA)和马铃薯葡萄糖琼脂培养基(PDA),最适生长碳源为麦芽糖,最适产孢碳源为葡萄糖,最适生长和产孢氮源均为蛋白胨,最适生长及产孢温度为28℃,最适p H为6.0,同时菌株Q-1的孢子对紫外线具有一定的耐受力;化学农药中四螨嗪等杀虫剂对菌株Q-1生长影响较小,多菌灵、咪鲜胺等杀菌剂明显抑制菌株Q-1生长;在1×107孢子/m L浓度下,菌株Q-1对棉铃虫幼虫、家蚕幼虫及柑橘全爪螨雌成螨的LT50分别为4.08、21.37和28.43h。综上,菌株Q-1生长快、产孢量高,对棉铃虫幼虫、家蚕幼虫及柑橘全爪螨雌成螨致病力高,本研究为赭绿青霉进一步开发利用提供理论依据。

蜕皮激素对家蚕卵黄原蛋白基因表达的调控

蜕皮激素(20-hydroxy ecdysone,20E)是由前胸腺分泌的能调节节肢动物昆虫纲、甲壳纲等动物蜕皮的激素.家蚕属于完全变态昆虫,一生经历卵、幼虫、蛹、成虫四个发育时期.20E在家蚕发育过程中有不可替代的作用.本研究通过酶联免疫吸附反应(ELISA)测定家蚕变态期前后血淋巴中20E滴度,发现在卵黄原蛋白基因(Bombyx mori vitellogenin,BmVg)高量表达前的雌雄血淋巴中20E含量没有明显差异,但含量变化趋势与BmVg表达趋势相一致.用20E注射上蔟后60 h的家蚕和添食5龄家蚕,能诱导雌性和雄性脂肪体中BmVg表达和蛋白合成.调查处理后的家蚕所产卵中的卵黄磷蛋白(BmVn)含量及重量,发现蚕卵中BmVn含量及蚕卵重量都明显增加;本研究还通过脂肪体体外培养,证明了20E是直接作用于脂肪体来诱导BmVg的表达.本研究结果表明,20E是通过诱导脂肪体中BmVg的转录来增加蚕卵中BmVn积累,从而最终使得蚕卵重量也相应增加.

脊椎动物雌激素对家蚕卵黄原蛋白基因表达的调控及其与蜕皮激素受体相互作用的MST分析

【目的】雌激素雌二醇(E_2)在脊椎动物中通过雌激素受体(ER)调节脊椎动物的生长发育和繁殖。昆虫中并没有ER,但有研究显示某些昆虫能对E_2产生一定的应答。本研究在明确E_2能影响家蚕Bombyx mori卵黄原蛋白基因(BmVg)表达的前提下,分析其对这一基因表达的调控机制。【方法】取BmVg高量表达时的家蚕雌性幼虫(上蔟后60 h)脂肪体,用不同浓度(0.001,0.05,0.5,5和50 nmol/L)E_2处理后,通过qRT-PCR检测BmVg表达的变化,分析家蚕对E_2的应答;克隆家蚕蜕皮激素受体基因(BmEcRB1),构建原核表达载体,表达并纯化BmEcRB1蛋白后与E_2体外孵育,通过微量热泳动仪(MST)分析E_2与BmEcRB1的结合情况。【结果】不同浓度E_2均显著抑制离体培养的雌蚕脂肪体中BmVg基因的表达。MST实验证实,E_2与BmEcRB1具有一定的亲和力,解离常数(Kd)为77.8±22μmol/L。【结论】结果说明,E_2对BmVg表达的影响是通过与蜕皮激素(20E)竞争性结合BmEcRB1实现的。

家蚕microRNA 7靶基因Bmhairy的鉴定和转录表达模式

【目的】micro RNA是一类长约22个碱基的非编码RNA,通过与其靶基因的特异性结合来调控新陈代谢和生长发育等多种生命活动。鉴定家蚕(Bombyx mori)Bmhairy,比较Bmhairy和bmo-mi R-7的表达模式,验证Bmhairy是否为bmo-mi R-7的靶基因,为研究家蚕的变态发育机制提供线索。【方法】用家蚕胚胎反转期的总RNA反转录合成的c DNA模板,克隆Bmhairy编码区(coding DNA sequence,CDS)和3′端非翻译区(3′untranslated region,3′UTR)并进行序列分析。基于荧光定量PCR和芯片数据比较bmo-mi R-7和Bmhairy的表达模式。利用RNAhybrid和Mi RTif,预测和分析Bmhairy的m RNA 3′UTR上bmo-mi R-7的靶位点。构建荧光素酶报告基因载体,用家蚕胚胎细胞系(Bm E)进行共转染试验,验证bmo-mi R-7对Bmhairy的3′UTR结合位点。【结果】在家蚕中克隆了Bmhairy,含2个内含子和3个外显子,CDS长654 bp,编码217个氨基酸。Bmhairy的m RNA 3′UTR长366nt。Bmhairy高度保守,含有b HLH、ORANGE和WRPW结构域。Bmhairy与鳞翅目(Lepidoptera)蛱蝶科(Nymphalidae)中的黑脉金斑蝶(Danaus plexippus)相似度最高。Bmo-mi R-7在家蚕胚胎期高量表达,在5龄第3天的精巢中相对较高,而Bmhairy在成虫期的表达量最高,在5龄第3天的头部相对较高。Bmhairy m RNA 3′UTR上有bmo-mi R-7一个靶位点。共转染试验表明,bmo-mi R-7下调Bmhairy。【结论】Bmhairy的家蚕时期表达和5龄第3天组织表达均与bmo-mi R-7的表达呈相反的模式。靶基因预测和双荧光素酶转染试验表明Bmhairy是bmo-mi R-7的靶基因,为进一步研究bmo-mi R-7和Bmhairy在家蚕体内的生物学功能及调控关系提供了依据。

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（Bm ERR）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Bm ERR基因的全长c DNA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】Bm ERR基因全长c DNA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Bm ERR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,Bm ERR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 c DNA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C类清道夫受体BmSR-C的基因克隆、原核表达及亚细胞定位

【目的】本研究旨在克隆与鉴定家蚕Bombyx mori C类清道夫受体基因BmSR-C,为探析其在家蚕免疫中的功能奠定基础。【方法】利用RACE技术克隆家蚕C类清道夫受体基因全长序列,并对其进行生物信息学分析。利用RT-PCR和qPCR方法对BmSR-C基因的时空表达情况进行检测。通过原核表达和Ni^+亲和层析的方法获得BmSR-C重组蛋白,免疫昆明小鼠制备抗BmSR-C多克隆抗体。利用ELISA法和Western blot分别对鼠抗BmSR-C蛋白多克隆抗体的效价和特异性进行检测。构建家蚕BmSR-C的真核表达载体,转染家蚕BmE细胞,分析该蛋白的亚细胞定位情况。【结果】克隆获得家蚕BmSR-C基因(GenBank登录号:BGIBMGA004577),其开放阅读框(ORF)全长为1 821 bp,编码606个氨基酸残基。BmSR-C具有典型的C类清道夫受体家族结构特征,主要由CCP, MAM和SO结构域以及靠近C端的单次跨膜结构域组成。进化分析结果显示鳞翅目昆虫SR-C单独聚为一支,家蚕BmSR-C与同为鳞翅目昆虫的草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda和大红斑蝶Danaus plexippus的同源蛋白亲缘关系最为接近。对BmSR-C基因的时空表达分析表明,BmSR-C在家蚕的马氏管和血细胞中高表达,而在其他组织中无明显表达;其在家蚕不同发育时期的血细胞中均有表达,且在4龄眠期的表达量达到峰值。ELISA检测结果显示,所制得抗体效价高达1∶128 000;Western blot检测结果显示,该抗体可以特异性识别重组蛋白。家蚕BmE细胞中的亚细胞定位结果表明BmSR-C主要定位于细胞膜。【结论】获得家蚕C类清道夫受体基因BmSR-C的完整cDNA序列及其表达特征;成功制备了BmSR-C的多克隆抗体,利用家蚕BmE细胞在细胞水平上分析了BmSR-C的亚细胞定位情况,推测其参与家蚕的生长发育及病原微生物入侵的免疫反应,为进一步研究BmSR-C的生物学功能奠定了基础。

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1560 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,而与β-catenin结合的N末端CTNNB1结构域部分氨基酸残基发生变异。组织表达谱显示,Pangolin X3在家蚕5龄第3天幼虫中肠、血淋巴和性腺中的相对表达水平较高,在头、体壁、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较低。【结论】本研究克隆了家蚕Pangolin X3,分析了其序列和表达特征,为深入研究家蚕Pangolin的生物学功能提供了基础。

家蚕glial cell missing(BmGcm)基因鉴定、表达、亚细胞定位和功能

【目的】鉴定、克隆家蚕(Bombyx mori)glial cell missing(Bm Gcm)基因,分析其m RNA表达及亚细胞定位特征。制备多克隆抗体,同时在细胞水平进行过表达,检测Gcm对细胞增殖和周期的影响,为探究Bm Gcm功能打下基础。【方法】利用RACE方法克隆获得Bm Gcm全长c DNA序列,利用ORF Finder和SMART等在线工具对Bm Gcm基本序列特征和结构信息进行分析,运用Clustalx和MEGA 6.0等软件对多物种Gcm蛋白进行同源序列比对和进化分析。采用RT-PCR和q RT-PCR方法检测Bm Gcm的表达情况。利用原核表达系统获得重组蛋白,通过蛋白纯化和免疫小鼠制备多克隆抗体,运用Western blot对抗体进行检测。构建Bm Gcm表达载体,转染家蚕胚胎细胞系,分析其亚细胞定位情况,同时利用EDU细胞增殖标记和流式细胞仪对其功能进行探索。【结果】Bm Gcm(BGIBMGA006182)定位于4号染色体的nscaf2847上,其基因全长4 046 bp,包含4个外显子和3个内含子。其c DNA全长1 734 bp,包含166 bp的5′UTR、227 bp的3′UTR和1 341 bp的完整开放阅读框(ORF)。该基因编码446个氨基酸残基,预测蛋白分子量为50.61 k D,等电点5.557,含有典型的GCM结构域。多重比对结果显示GCM结构域在不同物种间具有高度的保守性,进化分析显示昆虫Gcm蛋白单独聚为一支,其中Bm Gcm蛋白与帝王蝶同源蛋白亲缘关系最为接近。表达分析结果显示Bm Gcm在胚胎发育第4天表达达到峰值,随后表达水平逐渐下调,而在幼虫阶段,Bm Gcm主要表达于中肠、精巢和卵巢。将Bm Gcm完整的开放阅读框序列构建至原核表达系统,经IPTG诱导和亲和层析纯化获得高纯度重组蛋白,通过免疫小鼠获得了多克隆抗体,Western blot检测该抗体可以特异性识别重组蛋白。在家蚕细胞系中过表达Bm Gcm蛋白,结果显示其定位于细胞核。在细胞水平,过表达Bm Gcm会明显抑制细胞增殖,将细胞周期阻滞于G1/S期。【结论】克隆鉴定得到Bmgcm全长序列,获得其表达和亚细胞定位信息。通过原核表达、蛋白纯化和免疫小鼠制备了可用的多克隆抗体。细胞实验发现Bm Gcm可以显著抑制增殖和影响正常的细胞周期进程。

家蚕BmYki-1基因鉴定与表达特征

【目的】Hippo信号通路中的核心激酶通过磷酸化作用于转录共激活因子Yki来调控下游基因的表达,在控制器官大小、细胞增殖与凋亡等方面起关键作用。家蚕(Bombyx mori)作为鳞翅目模式昆虫,对其Hippo通路研究较少。论文旨在通过鉴定家蚕BmYki-1并对其序列信息和表达特征进行分析,为进一步研究中肠中Hippo信号通路提供基础,更好地了解Hippo信号通路在肠道稳态维持及组织损伤修复方面的调控机制。【方法】利用NCBI数据库及家蚕基因组数据库等相关信息,以哺乳动物和果蝇的Yki蛋白序列为依据,对家蚕Yki基因的同源序列进行鉴定;以家蚕大造品系为研究材料,利用PCR和c DNA末端快速克隆技术克隆获得家蚕BmYki两种可变剪切体的全长序列BmYki-1和BmYki-2,并基于生物信息学方法对两种剪切体的基因序列特征及蛋白结构特征进行分析;重点对BmYki-1在家蚕中肠组织中的功能进行探索;利用半定量PCR检测家蚕L5D3不同组织及中肠各个龄期BmYki-1表达情况;构建BmYki-1过表达载体并转染家蚕胚胎细胞系对其进行亚细胞定位分析;实时荧光定量PCR(q RT-PCR)检测用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达情况。【结果】家蚕中存在两种可变剪切形式的BmYki,分别为BmYki-1和BmYki-2,在家蚕基因组数据库中对应的注释号分别为BGIBMGA0082-TA和BGIBMGA0081-TA,其开放阅读框(ORF)分别为1 329和1 227 bp,分别编码442和408个氨基酸,其蛋白质分子量分别为48和44.1 k D,等电点分别为5.18和5.50,在139—171、220—252氨基酸处均各有1个WW结构域。多物种进化树表明,家蚕BmYki-1与同为鳞翅目的昆虫脐橙螟的亲缘关系最近,与鞘翅目、膜翅目昆虫较近,与双翅目昆虫较远,而与脊椎动物的亲缘关系最远。结果显示BmYki-1在家蚕中肠和丝腺中特异表达,中肠不同龄期表达谱分析结构显示表达量从2眠开始上调,在5龄的前中期表达水平较高。亚细胞定位试验表明BmYki-1蛋白在家蚕胚胎细胞系中主要存在于细胞核中,但在细胞质中也有分布。与对照相比,用博来霉素损伤的家蚕中肠中BmYki-1的表达量显著上调。【结论】获得了BmYki-1全长序列及时空表达特征,亚细胞定位BmYki-1蛋白主要在细胞核中,推测其在家蚕中肠细胞生长发育及损伤修复中起重要作用。