4个柞蚕品种蚁蚕耐饥饿能力的比较

饥饿是影响柞蚕生长发育、防病害能力和繁殖习性的重要因子。为探索柞蚕的耐饥饿能力,以柞蚕品种辽蚕527、9906、抗大和吉青为试验材料,对蚁蚕采取低温(6℃)饥饿的方法进行耐饥饿能力测试。结果表明,辽蚕527蚁蚕耐饥饿能力最强,其次是吉青,耐饥饿能力最差的品种是9906和抗大;辽蚕527蚁蚕耐饥饿平均时长为10.26 d,总时长达18 d,分别比抗大长1.93 d、6 d;辽蚕527蚁蚕平均饥饿死亡率为9.51%,比抗大低3.59百分点,差异达显著水平;辽蚕527蚁蚕饥饿死亡率最高峰出现的时间最晚(第10天),分别比吉青、抗大和9906晚1 d、2 d和3 d,并且最高峰的死亡率也最低;辽蚕527蚁蚕的LT_(50)和LT_(95)分别为9.22 d和15.43 d,均极显著长于其他3个品种;同时,相关分析表明柞蚕蚁蚕的耐饥饿能力与卵重无关。综上表明,辽蚕527蚁蚕具有较强的耐饥饿能力,可通过低温饥饿手段筛选耐饥饿能力强的蚁蚕个体,为抗逆品种的选育奠定基础。

家蚕30K蛋白BmLP1的表达模式及其在胚胎中的作用

家蚕30K蛋白是家蚕血液和卵中的高丰度蛋白,参与营养、免疫、抑制细胞凋亡等功能.探究30K蛋白在家蚕体内的表达模式有助于更清楚地了解30K蛋白的功能.利用生物信息学方法发现4种30K蛋白基因Bmlp1,Bmlp2,Bmlp3和Bmlp7都含有信号肽.其中,Bmlp1与其他30K蛋白的序列相似性小于50%.半定量RT-PCR结果表明,Bmlp1从5龄第3 d到化蛹第1 d在脂肪体中表达量都比较高,之后表达量降低.Western blotting结果表明,BmLP1从5龄第5 d到化蛹第4 d在血淋巴中的含量都比较高,之后含量降低.与血淋巴中的变化趋势不同,卵巢中的BmLP1在上蔟第2 d被检测到,之后含量一直增加,化蛾时含量达到最高.这是由于上蔟第2 d卵巢管迅速长大,血液中的BmLP1等营养蛋白逐渐转运至卵巢管的未受精卵并开始积累.免疫组织化学定位结果表明,在胚胎发育前期,BmLP1分布于蚕卵的卵黄颗粒中,在孵化前期,BmLP1被吞入胚胎的肠道内.体外孵育结果表明,蚁蚕粗提物可以降解BmLP1,暗示蚁蚕肠道内可能存在某种蛋白酶可以将大部分BmLP1水解,最终为蚁蚕的孵化提供能量或者氨基酸.系统分析了BmLP1在不同发育时期脂肪体、血液、卵巢和胚胎中的表达特征,揭示了其在胚胎发育过程中的重要作用.

BmNPV侵染对家蚕β-N-乙酰葡萄糖苷酶活性及其相关基因转录水平的影响

为了深入解析β-N-乙酰葡萄糖苷酶(GlcNAcases)在病毒感染过程中的作用机制,将家蚕核型多角体病毒(BmNPV)经口感染5龄起家蚕,在感染后3、6、9、12、24 h提取家蚕血淋巴、脂肪体和中肠,采用荧光定量PCR方法检测GlcNAcases基因的表达水平,同时利用GlcNAcases测试盒测定GlcNAcases活性变化情况。结果显示,经口感染BmNPV后,家蚕血淋巴、脂肪体和中肠组织中GlcNAcases活性整体呈现先逐渐升高后急剧降低的趋势;而家蚕机体4个GlcNAcases编码基因的转录水平在不同组织中存在一定差异。在感染BmNPV后3~12 h,血淋巴中BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase2的表达量均明显上调,BmGlcNAcase3和BmGlcNAcase4表达量与对照组(未感染)无差异;在感染后24 h,血淋巴中4个GlcNAcases基因表达量均开始下调,且表达量明显低于对照组。脂肪体组织中BmGlcNAcase2和BmGlcNAcase3在感染BmNPV后其表达量呈现先上调后下调的趋势,其中BmGlcNAcase2的表达量在感染BmNPV后3 h就开始上调,BmGlcNAcase3的表达量在9 h才开始上调,BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase4的表达量无明显变化。感染BmNPV后,中肠BmGlcNAcase2和BmGlcNAcase4的表达量整体先逐渐上调,增高至一个峰值,随后急剧减弱,表达受到明显抑制;而BmGlcNAcase1和BmGlcNAcase3在感染BmNPV后其表达量呈现下调趋势,表达量逐渐降低。综上,BmGlcNAcase2编码的GlcNAcases在家蚕抵御BmNPV的侵染过程中发挥了一定的免疫防御功能。

基于Super-GBS简化基因组测序技术的柞蚕SNP位点挖掘

基于Super-GBS基因分型(super-genotyping-by-sequencing)技术开展柞蚕单核苷酸多态性标记(single nucleotide polymorphism,SNP)位点挖掘研究,旨在开发性状关联SNP分子标记,为柞蚕种质资源评价鉴定、遗传图谱构建、QTL定位提供数据支撑。以白体色小白蚕为母本、黄体色H04为父本,获得BC1M群体(110个)、F_(1)(3个)、P_(1)(1个)、P_(2)(1个)总计115个柞蚕材料,利用PstⅠ-HF/MspⅠ双酶切基因组构建Super-GBS文库并测序,使用BWA软件将过滤后的序列数据比对到柞蚕参考基因组,采用GATK软件开发SNP标记,使用SnpEff软件注释SNP位点及R语言分析遗传结构。测序共产生序列数据量为106.39 Gb,过滤后的平均读长为0.89 Gb,Q30测序质量值平均为90.11%,比对率平均为98.48%。共得到有效SNP位点141100个,主要位于基因间隔区、内含子区、基因下游、上游,其中C/T、A/G变异类型最多,转换与颠换的比例为1.296187∶1。SNP位点变异主要为同义突变和错义突变,产生修饰(MODIFIER)影响。主成分与聚类分析将115个样品分为4组(P_(1)、P_(2)、F_(1)、BC_(1)M),反映了样品的遗传背景及亲缘关系,群体遗传分化指数F_(ST)在0.0003777~0.8272间,群体遗传距离DR分布在0.0004~1.7556,F_(ST)与DR均表现出明显的遗传背景上的聚类。结果表明,Super-GBS技术能够获得大量柞蚕SNP位点信息,可用于SNP标记开发,且开发的SNP标记能够对115个样品的亲缘关系、体色演变进行解释,为今后柞蚕种质资源评价与鉴定、分子标记辅助育种工作奠定基础。

两个家蚕CPFL表皮蛋白基因的鉴定与表达分析

昆虫CPFL表皮蛋白是一类重要的结构蛋白。本研究通过生物信息学分析从家蚕基因组中鉴定出2个CPFL基因,命名为BmHCP1和BmHCP2。氨基酸序列分析发现,2个蛋白在羧基末端均具有CPFL表皮蛋白典型的保守结构序列YGW以及重复序列AAH、AAPA、AAPV。进化树分析显示,2个蛋白与鳞翅目昆虫艺神袖蝶(Heliconius erato)和柑橘凤蝶(Papilio xuthus)具有较高同源性。荧光定量PCR分析显示,BmHCP1和BmHCP2存在组织、时相特异性表达,幼虫期在头部、中肠、表皮等组织中表达量较高;蛹期除翅原基、血淋巴、触角和足等组织外均有较高表达量;成虫期在足、触角、翅原基、表皮等组织中表达量较高;蛹期在大多数组织的表达量明显高于幼虫期和成虫期。研究结果为进一步探明家蚕表皮蛋白基因的功能奠定了基础。

N-聚糖合成通路中内质网α-1,2甘露糖苷酶和α-甘露糖苷酶Ⅱ基因对家蚕胚胎滞育的调控作用

家蚕滞育是基因与环境协同作用的结果,其调控网络十分复杂,至今仍未完全阐明。为了解家蚕N-聚糖生物合成通路是否参与胚胎滞育调控,调查家蚕不同化性品系蛹期、胚胎发育早期以及滞育激素(DH)、蜕皮激素(20E)处理后BmN细胞中内质网α-1,2甘露糖苷酶基因(BmMAN1B)和α-甘露糖苷酶Ⅱ基因(BmMAN2)的转录水平。qRT-PCR结果显示:这2个基因在不同化性品系中的转录水平存在较大差异,蛹晚期的转录水平高于早期;分别用100 nmol/L DH和10 ng/mL 20E处理BmN细胞,BmMAN1B和BmMAN2的转录水平都极显著上调,提示2个基因与家蚕滞育密切相关。对BmN细胞和家蚕二化性品系秋丰165℃催青产非滞育卵组(QFLT)蛹期2 d雌蛹进行BmMAN1B和BmMAN2基因的RNA干扰,结果发现滞育相关基因BmDH、BmDHR-1、BmTRE2和BmSDH-2a等的转录水平发生了变化;当在个体水平进行BmMAN1B和BmMAN2基因的共同干扰时,382%的子代卵由非滞育转变为滞育。结果表明,BmMAN1B和BmMAN2在家蚕胚胎滞育中具有重要的调控作用。

基于高通量测序分析槲皮素对家蚕生长、产丝量及肠道菌群多样性的影响

【目的】基于高通量测序分析槲皮素对家蚕生长、产丝量及肠道菌群多样性的影响,探究槲皮素在家蚕肠道微生态调控中的作用,为功能性蚕丝的高质量生产提供理论依据。【方法】选取240头品种为9芙×7湘的家蚕分为3组,对照组(NC组)喂食普通桑叶,低剂量槲皮素组(LQR组)和高剂量槲皮素组(HQR组)分别喂食含有1.25%(w/w)和5.00%(w/w)槲皮素的桑叶,从五龄眠起(五龄第1 d)开始连续添食6 d,测定家蚕平均生长速率、存活率和蚕茧质量指标,利用高通量测序分析家蚕肠道菌群的组成。【结果】家蚕添食槲皮素后,平均生长速率减缓,存活率降低,HQR组的全茧量、茧层量和茧层率均显著低于NC组(P<0.05,下同)。添食槲皮素可增加家蚕肠道菌群的丰富度和多样性,HQR组和NC组的家蚕肠道菌群物种组成差异显著。在门分类水平上,各组的优势菌门均为变形菌门、蓝细菌门和厚壁菌门;与NC组相比,HQR组变形菌门的相对丰度显著降低。在属分类水平上,各组的优势菌属均为无色杆菌属、甲基杆菌属、norank_f__norank_o__Chloroplast、鞘氨醇单胞菌属和不动杆菌属;与NC组相比,HQR组无色杆菌属的相对丰度显著降低。KEGG信号通路分析结果显示,HQR组肠道菌群注释到全局和概述图及能量代谢通路的比例均显著高于NC组,而注释到氨基酸代谢和膜转运通路的比例均显著低于NC组;COG功能注释分析结果表明,HQR组注释到氨基酸转运和代谢、能量生成和转换及无机离子转运和代谢类别的比例均显著低于NC组,与KEGG信号通路分析结果相符,说明HQR组家蚕需要消耗更多的能量用于维持正常生长,同时蛋白质的生物合成受限制,不利于家蚕的生长和丝蛋白的合成。【结论】在桑叶中添加槲皮素会引起家蚕肠道菌群组成的变化,使变形菌门和无色杆菌属的相对丰度降低,导致家蚕能量代谢提高,氨基酸代谢、能量生成和转换及膜转运等方面能力下降,影响家蚕生长和产丝量。

基于2019—2023年全国桑蚕种质量监督检验结果的一代杂交种孵化率调查及评价

实用孵化率是衡量蚕种质量的重要指标。对2019—2023年全国桑蚕种质量监督检验一代杂交种的孵化率数据进行统计分析发现,在612批桑蚕一代杂交种中,610批实用孵化率指标合格,实用孵化率年度平均值为98.99%。在其中475批散卵种中,实用孵化率≥97.00%的有453批,占比95.37%;131批平附种实用孵化率全部≥97.00%,表明我国桑蚕一代杂交种的实用孵化率较高,建议适当提高行业标准中桑蚕一代杂交种的实用孵化率指标,体现蚕种质量标准的先进性。计算全国桑蚕种质量监督检验一代杂交种的最大一日孵化率,并与两日孵化率(实用孵化率)数据比较分析发现,两者差值主要集中在0%到4.00%之间(占85.48%),平均为2.02%。最大一日孵化率与实用孵化率较接近,建议蚕种质量检验工作中,最大一日孵化率达到97.00%以上的样本,不需要调查两日孵化数;蚕种质量标准中也可以采用最大一日孵化率作为蚕种孵化率的判定标准,但判定指标值尚需进一步研究探讨。

喂食脂多糖和大肠杆菌对家蚕幼虫BmRelA基因表达的影响

Rel蛋白家族在动物体中是一类参与机体免疫应答、炎症反应和细胞生长发育等诸多生物学反应过程中基因调节的重要转录因子。为研究脂多糖喂食对家蚕BmRelA基因表达的影响,对5龄家蚕幼虫分别喂食无菌水、脂多糖和大肠杆菌,并在喂食后0 h、3 h、6 h和24 h检测中肠、脂肪体和表皮组织中BmRelA基因表达的差异。结果显示:喂食脂多糖后BmRelA基因在中肠组织中下调表达,在脂肪体和表皮组织中上调表达;而喂食大肠杆菌后BmRelA基因在中肠和表皮组织中表达量增加,在脂肪体组织中没有发生明显变化。由此推测,含有脂多糖的革兰氏阴性细菌能够诱导家蚕BmRelA基因的表达变化,且不同组织可能会出现不同的免疫响应。

华康3号等4对家蚕品种在毕节市七星关区农村的饲养调查

贵州省毕节市七星关区的田坎、龙场营、清水铺和生机等乡镇,因海拔较低夏秋蚕期气温较高,一般不饲养夏秋蚕,导致桑叶大量浪费。为筛选出适宜七星关区夏秋季高温天气的家蚕品种,提高桑叶利用率,增加蚕农收入,七星关区农业农村局于2022年、2023年7月上旬和8月上旬分别在生机、清水铺2个乡镇各选取2户农户开展了华康3号、两广二号、贵蚕4号和贵蚕8号4对蚕品种的饲养试验。结果显示:龄期经过贵蚕8号>两广二号,华康3号>贵蚕4号;公斤茧颗数两广二号>贵蚕8号,贵蚕4号>华康3号;茧层率贵蚕8号>两广二号,华康3号>贵蚕4号;克蚁收茧量贵蚕8号>两广二号,华康3号>贵蚕4号;盒种产茧量贵蚕8号平均比两广二号增产7.39 kg,华康3号比贵蚕4号增产1.58 kg;死笼率华康3号最低。建议贵蚕8号在当地7月上旬和8月上旬饲养,贵蚕4号在当地8月上旬饲养,华康3号在当地9月上旬饲养。

锦绣1号原种繁育关键技术探讨

湖南省蚕桑科学研究所和苏州大学联合选育的家蚕夏秋用新品种锦绣1号原原种生命力强健,应用锦绣1号4个原原母种[即7521K(中系)、1501CK(中系)、7522K(日系)、1504K(日系)]进行了蚕种繁育试验与关键技术研究,结果表明:原种繁育系数较高,连续3年春季平均克蚁制原种14.3张,秋季平均克蚁制原种10.8张。锦绣1号原种繁育关键技术在于提高锦绣B的繁育成绩,定期与育种单位更换原原母种,加强蚕期、眠期、蛹期的湿度控制,谨防细菌病的发生。在锦绣1号原种繁育的过程中,需要注重技术处理细节,采取积极措施延长原原母种使用年限。锦绣1号对现阶段轻简化、规模化的蚕桑生产具有积极的意义。

家蚕卵滞育人工解除方法及机制研究进展

卵滞育是家蚕应对周期性不利自然环境表现出的一种在胚胎形成早期发育停滞的生理现象。为满足蚕业生产需要,通常使用产后盐酸浸渍方法以快速解除滞育。由于使用盐酸存在一定的安全隐患,研究更加安全环保的新方法具有重要意义。此外,家蚕既是重要的经济昆虫,也是鳞翅目模式生物,研究其滞育解除的生理变化与分子调控机制,有望育成非滞育系家蚕新品种。本文综述分析了各种人工解除滞育方法的优势和缺陷,并总结了滞育解除的生理生化及分子机制,以期为研究人工解除蚕卵滞育提供参考。

添食γ-氨基丁酸对高温胁迫下家蚕幼虫糖脂代谢的影响

为探究添食γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)对高温胁迫下家蚕糖脂代谢的影响,从家蚕4龄起蚕开始添食不同浓度GABA,并在家蚕5龄第3天对其进行35℃高温处理(6 h)。结果显示,高温胁迫极显著降低了家蚕体质量和食下量(P<0.01),添食GABA显著缓解了体质量和食下量的下降(P<0.05)。高温胁迫下,家蚕幼虫血淋巴中海藻糖含量升高,脂肪体中的甘油三酯和糖原含量降低;添食GABA显著缓解其海藻糖含量的升高(P<0.05),其中100μg/mL GABA处理组的海藻糖含量比胁迫组降低了25.1%;极显著缓解其甘油三酯含量的降低(P<0.01),其中500μg/mL GABA处理组的甘油三酯含量比胁迫组升高了72.5%。高温胁迫上调了家蚕幼虫脂肪体中糖脂代谢相关基因的表达量;添食组均极显著下调了脂质分解相关基因al-1的表达量(P<0.01),500μg/mL GABA添食组显著下调了akhr的表达量(P<0.05);添食组均极显著下调了脂质合成相关基因fas和acc的表达量(P<0.01),500μg/mL GABA添食组极显著下调了lsd 1和lsd 2的表达量(P<0.01);添食组均极显著下调了海藻糖合成酶基因tres的表达量(P<0.01)。上述结果表明,GABA可能是通过调控家蚕糖脂代谢相关基因表达量来缓解高温对家蚕的胁迫。

家蚕雌蛹及其卵巢脂肪酸丰度分析

研究使用气相色谱分析了家蚕雌蛹蛹体和卵巢中的脂肪酸丰度.结果显示,蛹化后的第1 d至第6 d,蛹体脂肪酸丰度的变化幅度小,第6 d至第9 d,蛹体脂肪酸丰度的变化幅度大.蛹化期间,主要脂肪酸丰度总体呈下降趋势,微量脂肪酸丰度呈上升趋势.卵巢脂肪酸丰度的变化幅度随发育递减.不同主要脂肪酸的变化幅度和方向各异,其中不饱和脂肪酸丰度增加,饱和脂肪酸丰度下降.微量脂肪酸丰度随发育明显下降,这表明微量脂肪酸与雌性生殖关联较小.蛹体和卵巢脂肪酸丰度的差异随发育逐渐缩小,至蛹化第6 d,卵巢中绝大部分的脂肪酸丰度与刚蛹化时有很大差异,但整体上与蛹体丰度相似,说明卵巢脂肪酸的积累依赖蛹体脂肪酸.蛹化后期,卵巢中丰度最高的α-亚麻酸出现下降,丰度次高的油酸明显增加,这可能与卵壳生成和卵子成熟有关;亚油酸在蛹化第6 d丰度差异最大,其在卵巢中的丰度显著增加并明显高过蛹体,表明卵巢具有为其发育以及卵子发生积累脂肪酸的特性.研究结果可为深入研究脂肪酸在家蚕和其他昆虫雌性生殖中的作用机制提供重要线索.

桂桑优12、沙2×伦109桑叶全年DNJ含量测定及分析

为促进桑叶中1-脱氧野尻霉素(DNJ)的高效、稳定提取及利用,文章采用柱前衍生化高效液相色谱法对桑叶中DNJ含量进行测定,探讨了不同干燥方法、季节变化以及桑树品种对桑叶中DNJ含量的影响。试验结果表明:超低温真空冷冻干燥处理在保持桑叶中DNJ含量方面优于阴干和50℃热风烘干处理,有利于提高DNJ的提取量;以获取桑叶中DNJ为目的在广西地区种植桑树,品种选择沙2×伦109要更优于桂桑优12;若分阶段看,上半年种植要更优于下半年,冬伐过后种植桂桑优12较沙2×伦109所得桑叶DNJ含量更高,夏伐过后选择种植沙2×伦109较桂桑优12所得桑叶DNJ含量更高。

过表达BmAbl1基因促进家蚕茧丝产量

在过去5000多年的驯化过程中,家蚕茧丝的产量是人们努力改进的重要指标之一。研究发现,在家蚕BmN细胞中过表达非受体酪氨酸蛋白激酶基因BmAbl1时,部分谷胱甘肽S转移酶(glutathione S-transferase)编码基因的表达水平显著上升。基于piggyBac转座系统构建了过表达BmAbl1的转基因家蚕品系,发现其与对照品系家蚕相比,5龄幼虫的体重显著增加,全茧量、蛹重、茧层量以及茧层率均显著上升。且后部丝腺中谷胱甘肽S转移酶编码基因的转录水平显著上调,丝素重链和丝素轻链基因表达量分别是对照品系的3.3倍和1.3倍。上述结果表明,过表达BmAbl1提高了家蚕的茧丝产量。

一株用于制备高品质白僵蚕的球孢白僵菌菌株的筛选及应用

筛选对家蚕具有高致病力的球孢白僵菌菌株是人工生产白僵蚕的重要基础条件。为获得适宜用于人工生产白僵蚕的白僵菌菌株,从各蚕区收集白僵蚕进行白僵菌菌株的分离纯化,通过形态观察、分子鉴定、产孢能力调查,以及菌株对家蚕幼虫的致病力和制备的僵蚕品质等进行评价。结果表明:纯化到的4株菌株(广东蚕区菌株GG、四川蚕区菌株SN、安徽蚕区菌株AH和云南蚕区菌株YH)均为球孢白僵菌。其中,GG菌株的产孢量最高,为(5.03±0.32)×10^(9)个/cm^(2),制备的白僵蚕体型大且饱满,断面黑亮,结晶明亮,有4个亮棕色的丝腺环。GG菌株生产的僵蚕单体质量苏豪×钟晔(抗)僵蚕是菁松×皓月僵蚕的1.19倍;苏豪×钟晔(抗)僵蚕的平均蛋白质含量明显高于菁松×皓月僵蚕,为1.15倍。表明用GG菌株感染苏豪×钟晔(抗)可以制备更高品质的白僵蚕,为人工生产白僵蚕提供可行的技术依据。

柞蚕微孢子虫感染后柞蚕卵转录组及免疫相关基因功能分析

【目的】柞蚕微孢子虫Nosema pernyi引发柞蚕Antheraea pernyi微粒子病,威胁柞蚕种质资源的保育及生产安全,并且能够经卵垂直传播,因此需要寻找柞蚕体内应对柞蚕微孢子虫侵染后的免疫基因,为后续寻找和培育抗微粒子病新品种提供帮助。【方法】构建柞蚕微孢子虫侵染后柞蚕卵转录组,进行GO功能注释和KEGG分析确定免疫相关基因;PCR克隆柞蚕谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)基因ApGSTo1并进行生物信息学分析;运用RT-qPCR检测ApGSTo1在柞蚕微孢子虫侵染柞蚕产出后0-10 d卵中的表达量。【结果】在感染与未感染柞蚕微孢子虫柞蚕卵转录组检测到的表达基因数为17453,其中显著差异表达基因数目为89个;GO功能注释中细胞解剖实体和催化活性相关基因数量最多,KEGG分析中参与运输和分解代谢、信号转导及消化系统这3个通路的基因数量最多。基于柞蚕微孢子虫侵染后柞蚕卵转录组数据分析,将ApGSTo1作为目的基因,PCR克隆及系统进化分析结果证明ApGSTo1属于omega家族GST;感染柞蚕微孢子虫柞蚕卵中ApGSTo1表达量比正常对照组的高,且在产卵后2 d时的表达量极显著高于正常对照组的。【结论】获得了柞蚕微孢子虫侵染后柞蚕卵转录组数据,找到了1个免疫相关基因ApGSTo1,从分子生物学和转录水平初步证明了ApGSTo1参与柞蚕卵内的抗柞蚕微孢子虫侵染,还发现了抗柞蚕微孢子虫侵染反应的关键时间为产卵后2 d时,这些结果为后续研究ApGSTo1在抗逆性和氧化还原等功能方面提供研究基础。

溴氰菊酯胁迫下家蚕品种辐7解毒酶基因的表达模式

昆虫体内解毒酶的过量表达和活性增强是昆虫对杀虫剂产生抗性的主要原因。辐射诱变家蚕品种辐7对菊酯类农药具有较强的耐受能力,研究溴氰菊酯胁迫下辐7体内解毒酶基因的表达模式,对于解析辐7的农药耐受性机制,培育耐农药污染的家蚕品种具有重要意义。根据不同浓度溴氰菊酯处理后辐7雄蛾的求偶和交配行为观察,最终选择2.5 mg/L溴氰菊酯处理组进行解毒酶基因的表达检测。采用荧光定量PCR检测溴氰菊酯处理后3 h和6 h辐7雄蛾触角解毒酶基因(8个羧酸酯酶基因、2个丝氨酸蛋白酶抑制剂基因、1个糜蛋白酶基因、3个脂肪酶基因、1个细胞色素P450基因和1个谷胱甘肽-S-转移酶基因)的转录水平:7个羧酸酯酶基因的表达先上调再下调,1个羧酸酯酶基因表达先下调再上调;1个细胞色素P450基因、1个丝氨酸蛋白酶抑制剂基因和1个糜蛋白酶基因表达先上调再下调;1个谷胱甘肽-S-转移酶基因、1个丝氨酸蛋白酶抑制剂基因和2个脂肪酶基因表达持续上调;1个脂肪酶基因表达在处理后6 h上调。结果表明,溴氰菊酯处理后诱导辐7雄蛾体内解毒酶基因转录水平上调,从而在一定程度上增强了辐7雄蛾对微量菊酯类农药的耐受性。

基于转录组测序分析家蚕中肠、脂肪体和血淋巴组织可变剪接事件

可变剪接(alternative splicing, AS)在家蚕基因组中普遍存在,在基因转录后调控和蛋白质多样性方面发挥重要作用。为揭示家蚕物质吸收、循环、合成和代谢相关组织AS事件的特征,分析家蚕品种间抗氧化水平差异的形成机制,本研究采集预蛹期的东肥和彩4这两个家蚕品种的中肠、脂肪体和血淋巴组织样品进行转录组测序(RNA sequencing, RNA-seq),将测序数据比对到参考基因组后,采用rMAT软件进行AS事件分析和发生AS事件的基因(AS基因)鉴定,进一步解析AS基因发生AS事件的数量、类型和组织分布的特征,并对全部AS基因和品种间差异表达AS基因进行GO和KEGG功能富集分析。结果表明,家蚕中肠、脂肪体和血淋巴中分别检测到13 525、7 419、6 965个AS事件,对应发生在4 118、3 109和2 975个AS基因中。3′端可变剪接位点(alternative 3′splice sites, A3SS)、5′端可变剪接位点(alternative 5′splice sites, A5SS)、互斥外显子(mutually exclusive exons, MXE)、内含子保留(retained introns, RI)、外显子跳跃(skipping exon, SE)5种类型AS事件中,SE数量占比最高,在每个组织中的发生比例均不低于64.95%,RI数量占比最低,均不高于1.79%。每个组织中发生1种类型AS事件≤3个的AS基因数量占基因总数的81.14%~100%,单个AS基因发生1种类型AS事件的数量最高为66个。发生A3SS、A5SS、RI事件的AS基因有高达53.19%~61.75%和16.56%~20.57%的3组织和2组织重叠比例,发生SE、MXE事件的AS基因组织特异性高,单一组织独有的比例为43.99%和70.96%。每个组织AS基因总数量里,发生1个单独类型AS事件的基因约占63.40%~69.96%,同时发生3、4、5个类型AS事件的基因合计占比低于7.00%。GO功能注释、KEGG通路富集分析全部AS基因的功能主要为物质的合成、代谢和转运,能量代谢,细胞对刺激的反应和信号转导,基因表达和翻译的调控,蛋白质的加工、修饰和水解,磷酸转移酶和激酶活性等。两个家蚕品种差异表达AS事件在中肠、脂肪体和血淋巴分别为302、176、244个,对应的AS基因数量为266、137和186个,差异AS基因可富集到氧化-还原过程和含核碱基的化合物、芳香族化合物、杂环、有机环状化合物、大分子的生物合成过程。可见,家蚕3个检测组织内存在数量可观的AS事件和AS基因,AS事件发生数量和类型具有组织特异性,高、低抗氧化水平家蚕品种差异AS基因参与抗氧化活性物质的合成,可以为家蚕机体物质利用和转化的研究提供重要功能候选基因。