红带锥蝽性别决定基因doublesex的克隆及表达分析

Doublesex是昆虫性别决定级联通路上的关键基因,其在控制昆虫性别分化中起着重要的作用。本研究旨在克隆、鉴定美洲锥虫病重要媒介红带锥蝽(Triatoma rubrofasciata)的性别决定基因doublesex(Trdsx),分析其不同发育时期的表达谱。基于红带锥蝽基因组数据库,比对Trdsx相关片段,分别以雌雄红带锥蝽cDNA为模板,采用PCR方法克隆Trdsx基因,利用生物信息软件对所得序列进行结构域预测、氨基酸序列比对和进化树分析。根据Trdsx特异性表达引物,利用real time RT-PCR方法研究其在红带锥蝽不同发育时期及雌雄个体的表达谱。从红带锥蝽雌、雄成虫中克隆获得一个雌、雄共有的Trdsx cDNA全长开放性读码框序列,命名为TrdsxB。TrdsxB长度为948 nt,编码315个氨基酸。结构域分析发现TrdsxB包含锌离子结合序列、具有保守的锌螯合残基C2H2C4的DM结构域和参与泛素介导的蛋白水解序列的UBA结构域。TrdsxB在卵中高表达,随后逐渐减少,在四期若虫降至最低,之后再次升高。TrdsxB雌、雄锥蝽中存在表达差异。本研究获得了红带锥蝽性别决定基因doublesex(TrdsxB)的全长开放性读码框序列,TrdsxB具有保守的结构域,其在雌、雄锥蝽体内存在表达差异。本研究结果将为红带锥蝽的性别调控机制和生物防制研究提供理论基础。

冈比亚按蚊性别决定基因doublesex的克隆、序列分析及表达谱

【目的】doublesex是控制昆虫性别分化的关键基因,决定了昆虫体细胞与生殖细胞的性别。本研究旨在克隆、鉴定重要疟疾媒介冈比亚按蚊Anopheles gambiae性别决定基因doublesex(Angdsx),分析其在雌雄个体内的剪切体及在不同发育时期的表达模式。【方法】基于冈比亚按蚊转录组数据库,比对到Angdsx相关片段,分别以雌雄成蚊c DNA为模板,采用RT-PCR与RACE方法克隆分别获得雌雄个体内Angdsx全长基因,利用生物信息软件对所得序列进行结构域预测、氨基酸序列比对和进化树分析。根据Angdsx特异性表达引物,利用RT-PCR方法研究其在冈比亚按蚊雌雄个体及不同发育时期的表达谱。【结果】分别从冈比亚按蚊雌雄成虫中克隆获得Angdsx c DNA全长序列,分别命名为AngdsxF(Gen Bank登录号:KM978937)和AngdsxM(Gen Bank登录号:KM978938)。Angdsx位于2号常染色体右臂,基因横跨接近80 kb基因组长度。AngdsxF长度为4 874 nt,编码长度为265个氨基酸的雌性特异性蛋白DSXF;AngdsxM长度为3 183 nt,编码长度为633个氨基酸的雄性特异性蛋白DSXM。结构域分析发现Angdsx包括doublesex保守的TRA/TRA-2结合位点、dsx重复序列、富含精氨酸/丝氨酸双肽区、多聚嘌呤增强子序列和RNA结合蛋白结合序列,以及连续的双核苷酸GT为主的重复序列。与AngdsxF相比,AngdsxM具有一个雌性特异性的外显子。AngdsxM在0-2 h卵中高表达,随后逐渐减少,在12-24 h卵中降至最低,之后再次升高;AngdsxF则在6-8 h卵中开始表达。【结论】本研究获得了冈比亚按蚊性别决定基因Angdsx在雌雄个体内的全长序列,Angdsx具有保守的结构域与表达特征。本研究结果为蚊虫性别分化的分子机制及将其最终应用于显性致死昆虫施放技术进行蚊媒的防制提供了理论基础。

昆虫性别决定机制研究进展

阐述昆虫的性别决定机制是理解昆虫性别分化调控的理论基础,也为人类有效控制害虫开辟了新方向。昆虫性别决定机制存在复杂性和多样性,但主要是内因即性别决定基因级联互作调控的结果。本文对近年来基于性别决定基因级联互作的昆虫性别决定机制研究进行了综述,主要包括性别决定基因概况和重要性别决定相关基因的分子级联互作关系。目前发现昆虫重要性别决定相关基因主要集中在常染色体上,且部分基因之间存在紧密的级联互作,如Sxl,tra,dsx,csd和fem等。在这些基因中,tra/fem→dsx的调控模式在已报道的昆虫中存在共性,即tra和dsx相对较保守且tra通过性特异剪切来调控下游dsx的转录形式。目前大多数昆虫的性别决定机制还不清楚,但近年来模式昆虫性别决定机制取得了一定进展,对非模式昆虫的研究还处于起步阶段但却越来越受到重视。

昆虫体细胞遗传性别决定信号通路的研究进展

昆虫遗传性别决定可分为体细胞性别决定、生殖细胞分化和剂量补偿效应3个层次。昆虫体细胞性别决定信号通路基本上都遵循从初始信号到关键基因,再到双性基因的信息流传递基本模式。不同昆虫间,体细胞性别决定初始信号(如X染色体剂量、M强雄基因、母系印迹及与PIWI相作用的RNA等)很复杂,关键基因(如sxl和tra/fem)有所变化,但双性基因(如dsx)很保守,且重要基因的剪接方式(如选择性剪接)非常保守。结合作者昆虫性别决定的研究工作,本文总结了双翅目、膜翅目和鳞翅目代表性昆虫种类的性别决定初始信号、关键基因及双性基因的研究进展及一般规律,为昆虫性别决定分子机制的进一步揭示、昆虫不育技术(SIT)的开发以及昆虫性别的人为操控提供理论基础。

家蚕雌特异剪接体dsx^F2的转基因品系建立及功能分析

家蚕双性基因dsx通过选择性剪接产生性别特异剪接体而影响体细胞性别发育,之前对Bmdsx进行c DNA末端快速扩增(RACE)分析时获得一个雌特异剪接体Bmdsx^(F2)。为揭示Bmdsx^(F2)的生物学功能,构建由A4启动子驱动Bmdsx^(F2)表达的转基因异位表达载体,通过显微注射和荧光筛选,获得2个Bmdsx^(F2)转基因品系L1和L2。RT-PCR结果显示Bmdsx^(F2)在2个转基因品系雄蚕中都成功异位表达;连续6代观察都未发现L1和L2的个体发育表型异常;W染色体特异性PCR检测表明所有转基因雌性个体的染色体组型都为ZW型,没有ZZ型;连续6代调查L1和L2的个体性别比例都遵循1∶1的正常比例;实时荧光定量PCR检测在2个转基因品系雄性个体中,Bmdsx^(F2)的下游靶基因SP1和Vg都明显上调表达,而PBP的表达则明显下调,表明雌特异剪接体Bmdsx^(F2)能够调控Bmdsx下游靶基因的表达,暗示Bmdsx^(F2)同样可参与家蚕体细胞性别发育调控。

家蚕性别决定研究进展

昆虫的性别决定机制存在复杂多样性。家蚕性别决定主要受W染色体控制。遗传学研究表明,家蚕雌性化基因位于W染色体中部区域,编码含有锌指结构域的蛋白质。与果蝇不同,家蚕中不存在Z连锁基因的剂量补偿机制。此外,家蚕doublesex同源基因的性别特异性剪切机制也与果蝇显著不同。

家蚕雄dsx^(M3)异位表达对下游靶基因表达的影响

家蚕双性基因dsx通过雌雄特异选择性剪接并表达影响体细胞性别发育。在对Bmdsx的表达情况进行深入分析时发现了一个新的雄特异剪接体dsx^(M3),但其功能未知。为揭示Bmdsx^(M3)的生物学功能,首次通过转基因在雌蚕中异位表达Bmdsx^(M3),成功获得两个转基因品系T1和T2。在T1和T2中虽未出现发育异常和性反转事件,但在转基因雌性个体中,SP1和Vg的表达量都出现明显下调,而PBP的表达量也出现明显上调,表明新剪接体Bmdsx^(M3)能够调控Bmdsx下游靶基因的表达,暗示Bmdsx^(M3)同样参与家蚕体细胞性别发育。