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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 被引量:3
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作者 崔勇 朱亚楠 +4 位作者 黄悦莹 谭丽庄 冯启理 王文 相辉 《昆虫学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期9-20,共12页
【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-... 【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。 展开更多
关键词 鳞翅目 家蚕 泌丝昆虫 驯化基因 转录因子 CRISPR/Cas9
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hnRNPA1基因在家蚕翅原基组织中的表达与定位分析 被引量:1
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作者 张康 冯启理 邓惠敏 《环境昆虫学报》 CSCD 北大核心 2019年第2期343-351,共9页
核不均一蛋白A1(hnRNPA1)是一个重要的RNA结合蛋白。本研究旨在获得家蚕hnRNPA1基因的cDNA,并对其在家蚕翅原基组织进行表达和定位分析。以家蚕幼虫期翅原基mRNA为模板通过反转录克隆家蚕BmhnRNPA1基因的全长cDNA,并对其进行生物信息学... 核不均一蛋白A1(hnRNPA1)是一个重要的RNA结合蛋白。本研究旨在获得家蚕hnRNPA1基因的cDNA,并对其在家蚕翅原基组织进行表达和定位分析。以家蚕幼虫期翅原基mRNA为模板通过反转录克隆家蚕BmhnRNPA1基因的全长cDNA,并对其进行生物信息学分析。构建pET32a-BmhnRNPA1蛋白表达载体,表达且纯化得到BmhnRNPA1重组蛋白,并制备该蛋白多克隆抗体,通过实时荧光定量RT-PCR、Western blot和免疫组化方法检测BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹翅原基组织中的表达与定位。克隆得到了家蚕hnRNPA1基因的全长cDNA片段,其开放阅读框(ORF)序列为951 bp,编码316个氨基酸,预测分子量为34.98 kDa,等电点为5.15。编码蛋白在第18~90个氨基酸和109~181个氨基酸处为保守的RRM结构域。系统进化分析显示,家蚕hnRNPA1与小菜蛾hnRNPA1的亲缘关系最近。QRT-PCR结果显示,BmhnRNPA1在家蚕幼虫和蛹期的翅原基组织中均有表达,且在蛹期第3天的表达量达到峰值。Western blot进一步证实了实验结果。免疫组化分析结果显示,该蛋白存在于翅原基组织中,并定位于细胞核内。家蚕BmhRNPA1具有两个RNA结合结构域,属于hnRNPs家族,定位于细胞核内,表明其可能参与mRNA的选择性剪接作用。本研究结果为进一步探索该基因的功能提供了基础。 展开更多
关键词 家蚕 hnRNPA1 基因表达 免疫组化 RNA剪接
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利用CRISPR/Cas9双元转基因体系探究家蚕配子生成素结合蛋白基因Bmggnbp2的功能 被引量:1
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作者 刘洪锷 汪丽枝 +4 位作者 刘祖莲 衣玫妍 冯启理 黄勇平 相辉 《昆虫学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期309-317,共9页
【目的】配子生成素结合蛋白2(gametogenetin binding protein 2,ggnbp2)在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索。... 【目的】配子生成素结合蛋白2(gametogenetin binding protein 2,ggnbp2)在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索。【方法】在NCBI GenBank数据库通过序列比对检索到翅目昆虫ggnbp2基因的序列;通过贝叶斯法构建系统发育树进行ggnbp2基因的系统发育分析。根据我们前期研究建立的家蚕-野桑蚕Bombyx mandarina群体基因组多态性数据,对家蚕中Bmggnbp2进行选择信号分析;利用已发表的基因芯片数据分析Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫中的组织表达特征。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系构建Bmggnbp2敲除突变体,测定分析突变体与对照品系Nos-Cas9在繁殖性状(单雌产卵量和卵孵化率)以及与对照品系U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9经济性状(全茧重、蛹重和茧壳重)的差异。【结果】ggnbp2在鳞翅目昆虫中广泛存在,且高度保守,并且在家蚕中具有强烈的人工选择信号。Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫的脑、卵巢、精巢和丝腺中均高度表达。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系成功获取家蚕Bmggnbp2基因的嵌合体敲除突变体△Bmggnbp 2。与对照Nos-Cas9精巢的典型肾形不同,突变体△Bmggnbp 2的精巢呈椭圆形,并且表面出现一层较厚的黄色覆盖物,但突变体△Bmggnbp 2单雌产卵量和卵孵化率与对照品系Nos-Cas9以及全茧重、蛹重和茧壳重与对照U6-Bmggnbp2 sgRNA和Nos-Cas9均没有显著差异。【结论】GGNBP2在鳞翅目昆虫中对繁殖的影响可能并没有在哺乳动物中那么至关重要,其具体的作用机制仍需要进一步探讨。 展开更多
关键词 鳞翅目 家蚕 配子生成素结合蛋白2 转基因CRISPR 精巢 卵孵化率
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草地贪夜蛾与斜纹夜蛾嗅觉味觉相关基因的比较分析 被引量:7
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作者 黄钧鸿 张铭淇 +2 位作者 冯启理 崔勇 相辉 《环境昆虫学报》 CSCD 北大核心 2019年第5期937-946,共10页
草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda,近期侵入中国并迅速扩张。与其近缘物种斜纹夜蛾Spodoptera litura 不同,草地贪夜蛾主要偏好玉米、水稻、小麦等禾本科农作物,暴食危害重。此外两种害虫在交配、产卵频率等繁殖特征上也存在差异。这... 草地贪夜蛾 Spodoptera frugiperda,近期侵入中国并迅速扩张。与其近缘物种斜纹夜蛾Spodoptera litura 不同,草地贪夜蛾主要偏好玉米、水稻、小麦等禾本科农作物,暴食危害重。此外两种害虫在交配、产卵频率等繁殖特征上也存在差异。这些差异可能与嗅觉、味觉相关蛋白的分歧密切相关。本研究对两种夜蛾科害虫的嗅觉、味觉相关基因进行了系统的鉴定及系统发育分析,并对部分嗅觉结合蛋白进行了选择信号与氨基酸差异位点分析。分别在草地贪夜蛾中鉴定到261个嗅觉相关基因,数目明显大于斜纹夜蛾(179个);鉴定到233个味觉相关基因,数目略大于斜纹夜蛾(217个)。嗅觉相关基因中气味结合蛋白(OBP)基因数目差异最为明显。系统发育分析显示该基因存在夜蛾科特异的分支,且该分支中草地贪夜蛾中基因数目远高于斜纹夜蛾;发现位于I类触角结合蛋白(ABPI)分支的一类OBP成员在草地贪夜蛾中拷贝数增加,其中两个基因拷贝受到正选择,且在草地贪夜蛾中特有的氨基酸替换还可能影响蛋白质功能。本研究为草地贪夜蛾食性特征的遗传机制解析提供线索,为草地贪夜蛾的生物防治提供参考依据和基因素材。 展开更多
关键词 草地贪夜蛾 斜纹夜蛾 嗅觉相关蛋白 气味分子结合蛋白 味觉受体 正选择
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草地贪夜蛾与斜纹夜蛾解毒相关基因的比较分析 被引量:2
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作者 朱克森 黄钧鸿 +1 位作者 冯启理 相辉 《环境昆虫学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期318-328,共11页
草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda近期在中国为害猖獗,由于繁殖速度快,迁飞能力强,在本土呈现爆发趋势,严重为害了我国农作物。与本地近缘物种斜纹夜蛾Spodoptera litura相比,草地贪夜蛾更偏好玉米、水稻、小麦等禾本科农作物,且对多种... 草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda近期在中国为害猖獗,由于繁殖速度快,迁飞能力强,在本土呈现爆发趋势,严重为害了我国农作物。与本地近缘物种斜纹夜蛾Spodoptera litura相比,草地贪夜蛾更偏好玉米、水稻、小麦等禾本科农作物,且对多种化学杀虫剂及转基因Bt玉米产生抗性。寄主适应性以及杀虫剂抗性与解毒代谢相关蛋白密切相关。因此,本研究对这两种夜蛾科害虫的解毒代谢相关蛋白——细胞色素P450、谷胱甘肽转移酶(GST)及ABC转运蛋白进行了全基因组水平系统的搜集和数目比较,构建系统发育树并对P450和GST部分基因扩张分支进行氨基酸差异位点分析。结果显示,在草地贪夜蛾中共鉴定出213个P450基因、58个GST基因、102个ABC基因,其中P450基因与GST基因数目远远多于斜纹夜蛾(116,37),而ABC基因数目与斜纹夜蛾(99)接近。系统发育树分析表明,草地贪夜蛾P450在CYP6、CYP9以及CYP4功能簇,GST在部分进化分支上都发生了显著基因扩张,发生显著扩张的基因中有数个氨基酸突变,其中一些突变被预测可能影响蛋白质功能。但出乎意料的是,ABC亚家族B和E在斜纹夜蛾聚集成簇并发生了显著的基因扩张现象。以上结果暗示入侵种草地贪夜蛾和本地近缘物种斜纹夜蛾在抗性方面可能发展出各自独特的应对机制。本研究为解析草地贪夜蛾解毒抗性特征机制提供基因数据,为草地贪夜蛾的生物防治及抗性研究提供参考依据。 展开更多
关键词 草地贪夜蛾 斜纹夜蛾 解毒相关基因 基因家族扩张 氨基酸突变
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家蚕胚胎中胚胎发育因子基因BmEDF G4结构的验证及其结合蛋白的筛选 被引量:1
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作者 黄琼 彭玉玲 +1 位作者 冯启理 牛康康 《昆虫学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第12期1582-1591,共10页
【目的】本研究旨在通过寻找家蚕Bombyx mori胚胎发育因子(embryonic development factor,EDF)基因BmEDF G-四链体(G-quadruplex,G4)结构的结合蛋白,进一步探究G4结构调控家蚕胚胎发育的可能作用和机制。【方法】通过圆二色谱(circular ... 【目的】本研究旨在通过寻找家蚕Bombyx mori胚胎发育因子(embryonic development factor,EDF)基因BmEDF G-四链体(G-quadruplex,G4)结构的结合蛋白,进一步探究G4结构调控家蚕胚胎发育的可能作用和机制。【方法】通过圆二色谱(circular dichroism,CD)和凝胶迁移实验(electrophoretic mobility shift assay,EMSA)验证G4序列在体外是否形成G4结构;通过启动子活性实验验证BmEDF启动子区G4结构对BmEDF的表达调控的影响;通过qRT-PCR检测BmEDF在家蚕胚胎发育各时期的表达量变化。通过EMSA联合质谱分析可能与BmEDF的G4结构结合的蛋白,然后将与G4结构结合的2个候选蛋白BmeIF4H和BmADDH分别进行基因克隆、表达和纯化,再通过EMSA实验分别验证候选蛋白BmeIF4H和BmADDH与BmEDF的G4结构结合与否。【结果】CD和EMSA实验都证明BmEDF的G4序列在体外可以形成G4结构。启动子活性实验表明BmEDF G4结构的存在对BmEDF转录表达具有正调控的作用。qRT-PCR结果表明BmEDF在产卵后120 h时表达量显著升高。经原核表达纯化,获得BmeIF4H和BmADDH重组蛋白。EMSA实验表明重组蛋白BmeIF4H在体外与BmEDF的G4结构结合,BmADDH不与BmEDF G4结构结合。【结论】家蚕胚胎中的BmeIF4H蛋白可能与BmEDF的G4结构结合。本研究为解析家蚕胚胎发育的DNA高级结构调控机理提供了实验证据。 展开更多
关键词 家蚕 胚胎发育 DNA高级结构 G-四链体 结合蛋白
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蜜蜂肠道微生物研究进展
7
作者 李家豪 冯启理 韩日畴 《环境昆虫学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1369-1382,共14页
蜜蜂是全球范围内重要的授粉昆虫,具有很高的经济、生态效益,但是蜜蜂一生中可能会遇到许多挑战。肠道微生物与蜜蜂的健康息息相关,不仅在营养物质的消化吸收方面有重要作用,而且还能抵抗某些病原菌的侵袭以及增强机体免疫力。近年出现... 蜜蜂是全球范围内重要的授粉昆虫,具有很高的经济、生态效益,但是蜜蜂一生中可能会遇到许多挑战。肠道微生物与蜜蜂的健康息息相关,不仅在营养物质的消化吸收方面有重要作用,而且还能抵抗某些病原菌的侵袭以及增强机体免疫力。近年出现的蜜蜂大量死亡现象可能与肠道微生物失调有关。生物以及非生物的因素都可能密切影响蜜蜂肠道微生物的存活,导致宿主生理功能紊乱甚至死亡。本文综述了蜜蜂的肠道核心微生物组成、分布、变化、影响因素以及主要作用和研究方法,为肠道微生物的研究和利用提供参考。 展开更多
关键词 蜜蜂 肠道微生物 健康 研究方法
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Expression,regulation and binding affinity of fatty acid-binding protein 2 in Spodoptera litura
8
作者 WEN Liang GAO Gui-ping +3 位作者 HUANG Zhi-qiang ZHENG Si-chun feng qi-li LIU Lin 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1492-1500,共9页
Fatty acid-bindi ng proteins(FABPs)are a family of lipid chaper on es,which con tribute to systemic metabolic regulati on through diverse lipid signalings.In this study,a midgut-specific FABP gene(Slfabp2)was cloned f... Fatty acid-bindi ng proteins(FABPs)are a family of lipid chaper on es,which con tribute to systemic metabolic regulati on through diverse lipid signalings.In this study,a midgut-specific FABP gene(Slfabp2)was cloned from Spodoptera litura.RT-PCR and Western blot analysis indicated that RNA and protein levels of S/FABP2 gradually increased and reached a peak at the prepupal stage and maintained a high level during the pupal stage.The expression of S/FABP2 protein was induced by starvation treatment.In vitro binding assay revealed that the recombinant S/FABP2 had high mffinities of binding Iong-chain fatty acids,such as palmitic acid,arachidonate and oleic acid.The results suggest that S/FABP2 may have a unique function that transports intracellular fatty acids and can regulate the metabolism of lipids in metamorphosis.This work provides experimental clues for understanding the potential function of S/FABP2 in fatty acid metabolism in S.litura. 展开更多
关键词 SPODOPTERA litura S/FABP2 STARVATION treatment BINDING ASSAY
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Physiology and interaction of in sects with environmental factors
9
作者 feng qi-li 《Journal of Integrative Agriculture》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1411-1416,共6页
Annual loss of crop yields due to agricultura I in sect pests are approximately 10%.Effective and safe management of insect pests would reduce the loss of crop production.In sects live in an environment where they nee... Annual loss of crop yields due to agricultura I in sect pests are approximately 10%.Effective and safe management of insect pests would reduce the loss of crop production.In sects live in an environment where they need to deal with biological and non-biological factors that impact their physiological and developmental activities to survive and expand their population.These environmental factors in elude,but not limited to,phytochemicals in the host plants they feed on,toxic compounds,such as insecticides sprayed by human,parasitoid,microbes,temperature and drought stress.In the Ion g-term evolution,in sects have developed sophisticated strategies to adapt the harmful factors against them.For example,to feed on different host plants,in sects develop effective and comprehensive olfactory and gustatory receptor systems and detoxification enzyme systems to deal with the secondary toxic phytochemicals.These olfactory and gustatory receptor and detoxification enzyme systems contain multiple superfamilies of proteins and enzymes,such as cytochrome P450s,glutathione S-transferases(GSTs)and esterases,together to form multiple preventive and protection barriers along with the regulation and function of the endocrine systems,which synthesize and secrete hormones and neuropeptides circulating to the different target tissues and organs to guarantee the normal growth and development.On the other hand,in sects also adjust their feeding behaviors and metabolism pathways,as well as even the nutrient components in the host plants by cha nging the expression patter ns of related genes to promote the nutrie nt intake and utilization.In sects and their host plants ultimately establish a cooperative and antagonistic relationship during evolution. 展开更多
关键词 INTERACTION elude METABOLISM
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肠道菌群影响昆虫生殖的研究进展
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作者 付俊瑞 冯启理 邓惠敏 《应用昆虫学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期237-245,共9页
昆虫肠道菌群已被当作一个特殊的“多功能器官”,并作为个体的重要组成部分在昆虫生长发育、营养、免疫及抵御病原物等方面发挥着重要作用。肠道微生物不仅影响肠道的健康与功能,还通过其代谢产物影响生殖器官发育与生殖行为。本文主要... 昆虫肠道菌群已被当作一个特殊的“多功能器官”,并作为个体的重要组成部分在昆虫生长发育、营养、免疫及抵御病原物等方面发挥着重要作用。肠道微生物不仅影响肠道的健康与功能,还通过其代谢产物影响生殖器官发育与生殖行为。本文主要总结了近年来肠道菌群影响昆虫生殖的主要研究结果和进展,为未来通过改变肠道菌群开展资源昆虫的大量生产与利用以及害虫的生物防治提供参考。 展开更多
关键词 昆虫 肠道菌群 生殖 调控机制
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