家蚕翅原基的一些发育规律研究

为进一步解明家蚕的生长发育机制 ,调查了家蚕 5龄幼虫及蛹期翅原基的大小和形态变化 :翅原基在 5龄前期生长缓慢 ,变态前生长最快 ,2～ 3d及 8～ 11d为形态变化最大的两个时期 ;蛹期翅芽基本不变 ,3d始见初生鳞毛 ,5d时已经呈浓密的毛状 ,8d时翅面鳞毛发育成柳叶状 ,之后逐渐出现分叉 ,9d花纹清晰可见 ,化蛾后翅面鳞片呈现棕榈叶状。进行翅原基摘除和异位移植发现 :4个翅原基全部摘除后家蚕仍能正常生长并发育成蛹和具有交配及产卵能力的蛾 ,表明家蚕血球和造血器官有很强的再生能力 ,家蚕血球细胞的生成可能具有更复杂的机制 ,由此证明了家蚕翅原基异位移植的可行性。

家蚕翅原基细胞的凋亡和自噬分析

【目的】家蚕Bombyx mori翅原基在生长分化过程中伴随着造血器官和翅囊等组织的消失。本研究旨在分析家蚕翅原基生长分化过程中是否存在细胞凋亡和细胞自噬。【方法】制作蛹期0 d翅原基石蜡切片,利用TUNEL法检测细胞凋亡情况;提取5龄第3天、5龄第6天、上簇第1天、预蛹期、蛹期0 d及蛹期第3天的翅原基总RNA,反转录成c DNA,利用定量PCR检测凋亡和自噬相关基因的表达水平;检测了细胞凋亡相关的Caspase 3和细胞自噬相关的酸性磷酸酶活性。【结果】TUNEL染色发现蛹期0 d的翅原基出现部分细胞凋亡现象;细胞凋亡相关基因Caspase 3和Nc主要在5龄幼虫期有高水平表达,细胞凋亡抑制因子IAP主要在幼虫末期有较高水平的表达;Caspase 3酶活性在上簇第1天出现峰值;细胞自噬相关基因Atg5,Atg6,Atg8和Atg12主要在幼虫末期有较高水平的表达;酸性磷酸酶活性也主要在幼虫末期较高。【结论】在幼虫期可能存在细胞凋亡,抑制了翅原基细胞的增殖,进而阻止了翅原基的生长分化;在幼虫末期可能同时存在细胞凋亡和自噬,促进翅囊等的退化,同时阻止了翅原基细胞的增殖,推动了翅原基向蛹翅的发育。

保幼激素和蜕皮激素对家蚕翅原基生长分化的影响

文中以家蚕翅原基为材料,通过制做离体石蜡切片的方法观察了翅原基从五龄幼虫第3天至蛹期0天的形态变化,并通过注射外源蜕皮激素活性物质20E和保幼激素类似物Methoprene探究了昆虫激素对家蚕翅原基生长分化的影响.结果显示,翅原基在幼虫阶段发育缓慢,从五龄幼虫第6天起生长分化逐渐加快,且翅原基的形态发生了显著变化,原本附着于翅原基腔口处且呈团状的造血器官逐渐分散至消失,而由气管组成的翅脉逐渐形成.外源激素处理结果显示,2μg的20E可促进翅原基的生长分化,而2μg的Methoprene抑制了翅原基的生长分化.上述结果说明蜕皮激素和保幼激素共同调控了翅原基的生长分化,并最终实现了翅原基的变态发育.

果蝇翅原基发育分化的主要过程及分子机理

翅原基发育分化与昆虫的个体发育紧密联系,对昆虫翅发育的研究有助于阐述昆虫的发育过程。另外,翅的形成是一些农林害虫泛滥的主要原因之一,研究翅发育分化有助于我们从翅发育的角度控制农林害虫。目前,翅发育分化在果蝇Drosophila中研究已较为深入详细。果蝇翅发育分化主要包括4个阶段:翅原基(wing disc)的确定,前-后(antero-posterior,A-P)和背-腹(dorso-ventral,D-V)组织中心(organizing center)的建立,翅区(wing region)的确定,以及翅区的进一步分化。具有homeobox序列的基因(homeobox基因)如Engrailed(En)、Apterous(Ap)和Ultrabithorax(Ubx),分泌蛋白如Wnt家族成员Wingless(Wg)及TGF-β超家族成员Decapentaplegic(Dpp)和Hedgehog(Hh),以及翅原基特有的核蛋白编码基因Vestigial(Vg),共同调控了翅原基的正常发育分化。本文综述了果蝇翅原基发育分化的过程及分子机理方面的研究发现,为翅原基的研究提供了参考。

家蚕翅原基表皮蛋白基因BmWCPs的生物信息学分析与激素诱导表达特征

翅原基表皮蛋白（WCPs）在昆虫翅的发育中起着非常重要的作用。为了研究家蚕翅原基表皮蛋白基因BmW CPs的表达是否与蜕皮激素（20E）的调节有关,用生物信息学方法分析BmW CPs基因的序列结构与系统进化特点,并通过半定量RT-PCR检测蜕皮激素对部分BmW CPs基因表达的诱导作用。11个BmW CPs基因成簇分布在家蚕基因组中,除BmW CP6和BmW CP10分别分布在第7号、第21号染色体外,其余的BmW CPs均分布在第22号染色体上;11个BmW CPs的核苷酸序列长度为588～2 670 bp,编码115～312个氨基酸,蛋白质分子质量12～35 kD,等电点4.30～7.45;11个BmW CPs基因的ORF内均有内含子插入,81.82%的基因含有2～3个内含子,内含子长度50～5 958 bp,在50～300 bp之间分布频率最高,占46%。将解剖获取的上蔟1 d蚕体的翅原基进行体外培养,并用浓度为2μmol/L的20E直接处理12 h后再常规培养18 h,提取翅原基总RNA并反转录合成cD NA,经半定量RT-PCR检测样品中BmW CPs的表达水平显著上调。依据上述研究结果初步认为,用蜕皮激素直接处理12 h后再常规培养18 h的脉冲作用,可诱导基因组中成簇分布的BmW CPs在翅原基组织中大量表达,以利于家蚕完成翅原基的变态发育。

家蚕五龄至预蛹期翅原基及造血器官的切片观察

通过家蚕翅原基石蜡组织切片H.E染色和DAPI荧光染色的方法对五龄至预蛹期家蚕翅原基及造血器官的形态结构进行显微观察。实验发现:翅原基在预蛹前变化不大,而到预蛹期发育加快。翅芽细胞在5龄初到蛹前一直保持着器官芽状态,细胞密集,核物质丰富,占细胞比例大。造血干细胞的细胞核较大,在化蛹前进行大量增殖,随造血器官的破裂造血干细胞并散落到体腔中。

家蚕翅原基发育关联基因BmHMGS的鉴定与表达特征分析

家蚕幼虫的翅原基最终发育为成虫的翅,翅原基发育与家蚕的变态发育紧密关联。为了研究激素作用下家蚕翅原基发育的分子调控机制,以经过蜕皮激素20E体外诱导培养和未经诱导培养的家蚕5龄幼虫翅原基为材料分别提取总蛋白质,利用Shotgun质谱分析在20E诱导组的翅原基中获得132种差异蛋白,在未经20E诱导组的翅原基中获得76种差异蛋白。进一步通过生物信息学技术及GO分类法在20E诱导组的翅原基的差异蛋白中,筛选到1个具有生物调节作用的酶类蛋白基因Bm HMGS作为翅原基发育相关的候选基因,设计引物并以上蔟1 d的蚕体翅原基总RNA反转录得到的c DNA为模板,克隆了该基因。通过qRT-PCR检测到Bm HMGS基因在幼虫5龄1 d、上蔟3 d、蛹期1 d蚕体内的表达量较高,其中在上蔟3 d的表达量达到峰值。构建重组载体进行Bm HMGS的原核表达并制备抗体后,采用Western blot技术在5龄1～7 d和上蔟1～3 d的蚕体翅原基、脂肪体中及上蔟1～3 d的生殖腺中都可以检测到Bm HMGS的表达,并且在翅原基中的表达没有发育时期特异性。研究结果表明,从20E诱导组的家蚕翅原基中鉴定的Bm HMGS与翅原基发育相关,其表达在5龄至上蔟阶段没有时期和组织的特异性,推测Bm HMGS是一个具有多种生物学功能的基因。

家蚕翅原基发育的研究进展

家蚕翅原基在幼虫期生长缓慢,从五龄开始至蛹期,翅原基的形态发生了巨大的变化。造成这些变化的原因是蜕皮激素和保幼激素的作用导致了一系列翅原基发育相关基因的转录、表达水平的改变。翅原基易于摘取,体外培养的技术方法也已经很成熟,这对于研究翅原基的发育是很好的条件,基于翅原基是个很好的研究材料,很多学者为揭示翅原基的发育过程做了大量的实验研究。

环境激素壬基酚对体外培养家蚕造血器官的影响

目的:为探讨环境激素对鳞翅目昆虫组织的影响及其利用途径,研究了壬基酚(NP)对家蚕造血器官和翅原基的影响。方法: TC-100培养基中添加对壬基酚(NP),悬滴培养方法体外培养家蚕5～3d幼虫造血器官和翅原基。结果:0．016mmol/L的NP,造血器官和翅原基的发育变慢,造血器官分泌血球数量减少、分泌时间延迟;NP达0．032mmol/L,培养144h内部分组织发黑死亡、无血球分泌;0．128mmol/L的NP,96h后大部分组织萎缩死亡,培养144h无血球分泌。结论:家蚕幼虫造血器官接触NP后,首先影响血球分泌功能,进一步导致造血器官萎缩死亡,对翅原基的不良影响也导致器官萎缩死亡。NP对造血器官和翅原基的影响都有明显的浓度效应。

家蚕Met1基因的表达与组织定位分析

选择家蚕基因组中与果蝇Dm Met(Methoprene tolerant protein)同源的基因Bm Met1进行研究。预测Dm Met和Bm Met1的结构域均是一个b HLH-PAS(basic helix-loop-helix Per-ARNT-SIM)型转录因子,具有典型的DNA结合结构域。在原核系统表达获得了Bm Met1蛋白并制备了抗体。qRT-PCR和Western blotting检测结果显示,无论是Bm Met1基因mRNA的转录还是Bm Met1蛋白的表达,在家蚕5龄中后期和吐丝期的翅原基组织中都呈现较高水平,而在蛹期呈现较低的水平。通过免疫组织化学方法分析Bm Met1的组织定位,结果显示该蛋白质在5龄第6天和吐丝期家蚕胸节表皮、脂肪体及翅原基等组织中都有较高水平的表达,在蛹期上述部位和组织的表达水平较低。分别将蜕皮激素(20E)和保幼激素类似物(Methoprene)按照2μg/头的剂量注射到5龄第3天幼虫第2~3胸节间,qRT-PCR检测幼虫翅原基组织中的Bm Met1受到Methoprene的诱导上调表达,且在处理2 h后表达水平最高。上述结果暗示Bm Met1可能参与了保幼激素对家蚕翅原基生长分化的调控。