昆虫钟基因研究进展

昆虫进化形成了内在的生物钟机制以协调行为、生理及代谢节律与外部环境信号同步,从而更有效地利用资源并获得适应性优势。行为、生理及代谢昼夜调控的协调对于昆虫有效应对可预见的生理上的挑战至关重要。生化过程和代谢变化与外部环境的昼夜节律同步性受基因表达的控制,钟基因在昆虫的重要生理过程如中枢及外围生物钟机制、光周期信号传导、光周期介导的外围组织调控、代谢以及免疫中发挥着重要作用。根据信号转导过程中的作用,昆虫钟基因分为3类——信号输入基因、信号震荡起搏器和信号输出基因,它们通过相互作用形成了复杂的转录-翻译反馈回路并参与调控昆虫昼夜节律和光周期事件。本文针对昆虫钟基因的鉴定、分类和功能,作用分子机制以及研究方法和挑战等方面作了总结,并展望了昆虫钟基因未来的研究方向,这将为昆虫钟基因的进一步功能研究及开发利用提供信息参考。

家蚕生物钟基因Bmcry1与Bmcry2的克隆及生物信息学分析

隐花色素基因(cryptochrome gene,Cry)是已确认的主要生物钟基因之一,它广泛分布于细菌和真核生物中。昆虫Cry基因分为Cry1和Cry2两类,果蝇只有Cry1,蜜蜂等膜翅目昆虫只有Cry2。为了研究鳞翅目模式昆虫家蚕Bombxy mori的昼夜生物钟分子调控机制和昆虫CRY蛋白的进化,本研究克降了家蚕Bmcry1与Bmcry2基因的全长cDNA序列,长度分别为2 166 bp和2 389 bp(GenBank登录号分别为HM747059和HM747060),拼接了全基因序列(GenBank登录号分别为HM747057和HM747058)。Bmcry1基因具有12个外显子和11个内含子,Bmcry2具有9个外显子,8个内含子。染色体定位表明Bmcry1和Bmcry2分别位于第17号和15号染色体。通过同源建模获得了Bmcry1和Bmcry2蛋白的三维结构,其FAD入口大而深,这与CRY不与嘧啶二聚体结合相符;Bmcry1和Bmcry2表面多为负电荷,只在FAD入口位置有正电荷寓集。多序列比对、蛋白质基序和功能域分析、聚类分析等结果显示,Bmcry1和Bmcry2分属昆虫的CRY1和CRY2,与柞蚕Antheraea pernyi等鳞翅目昆虫中CRY蛋白的亲缘关系最近。家蚕的两类CRY与其他昆虫CRY相似,也都具有DNA光解酶和FAD结合功能域,但保守位点和蛋白基序位点不同。本实验为进一步研究家蚕CRY1和CRY2的分子进化机制和功能创造了条件。

现代生物技术在昆虫分类学研究中的应用

综述了近十多年来现代生物技术特别是分子生物学技术在昆虫分类学方面的研究进展概况 ,介绍了酯酶同工酶电泳、RFLP、RAPD、PCR、核酸序列分析、探针杂交等技术及其在昆虫分类学领域的应用情况 ,指出昆虫分类学特别是系统学是一门综合性很强的学科 ,多种生物技术综合应用是目前昆虫分子系统学的研究方向。

蛋鸡输卵管子宫部蛋壳钙化节律及其分子调控途径

高产蛋鸡具有近似24 h的产蛋规律(近日节律),被排出卵巢的卵在输卵管各部位具有相对固定的停留时间,其中停留于子宫部的时间最长。时钟基因是生物钟的最基本组成单位,其节律性表达预示着生物钟的存在,研究发现时钟基因调控动物繁殖周期,并且在鸡输卵管子宫部中节律性表达,输卵管子宫部是蛋壳形成的主要部位,可以推测生物钟存在于输卵管子宫部,时钟基因通过发条机制调控蛋壳形成相关离子、离子通道蛋白、离子结合蛋白、蛋壳特异性基质蛋白等下游蛋壳形成相关基因节律性表达,从而保证蛋壳按序合成和蛋鸡产蛋的连续性。

分子生物学在害虫防治中应用的研究进展（综述）

本文综述了分子生物学在抗虫基因克隆、抗虫工程菌和抗虫转基因植物构建等方面的国内外研究进展，讨论了其应用前景、发展趋势和存在的问题。

生物技术在昆虫分类中的应用

现代生物技术在昆虫分类研究中具有快速、准确等特点,综述了近年来生物技术(如同工酶电泳、PCR、RFLP、RAPD、核酸序列分析、探针杂交等)在昆虫分类学领域的应用情况。

昆虫分子生物学的一些研究进展：生物钟的基因

昆虫分子生物学的一些研究进展：生物钟的基因翟启慧（中国科学院动物研究所北京１０００８０）生物的许多行为和生理现象有周期性波动，称为生物节律或生物钟。长期以来，这是一个十分吸引人却又难以理解的问题。虽然有大量文献描述生物钟的现象，但对其机理却一无所知。...

柞蚕分子生物学研究进展

柞蚕是我国重要的泌丝昆虫资源,也是研究蛹滞育机制的重要模式昆虫。柞蚕发育及免疫相关的分子水平研究对于阐明柞蚕生长发育规律、对病原微生物的免疫机制及抗病育种等具有重要意义。本文系统总结了柞蚕分子生物学方面的研究成果,包括柞蚕种质资源分子系统学、基因组、与先天免疫及生长发育调控等密切相关的功能基因等方面,展望了未来柞蚕分子生物学研究方向及重点关注的领域,期望为柞蚕科学研究及促进柞蚕产业多元化发展提供参考。

昆虫生物钟基因及其分子作用机制研究进展

昆虫经过长期的演化,在其生命活动和行为中,有着明显的昼夜和季节的节律性周期变化,通常将这种节律性活动现象称为生物钟。蟑螂是变温动物,体温会随外界环境的变化而变化,生物钟周期是"温度补偿"的。果蝇昼夜生物钟节律是一种"转录-翻译-抑转录"机制构成的反馈环,主钟由位于脑部的两簇神经元组成,其中已确认的主要钟基因有per、tim、clk、cyc、dbt、vri和cry等。家蚕的滞育是一种世代节律现象,但与近日节律密切相关,且无法单纯用近日节律调控方式来解释。家蚕滞育卵内的酯酶A4(EA4)是一种时间间隔测定酶,能够感知低温和盐酸等刺激信息,EA4的测时功能与其自身的结构有关,受蚕卵内的多肽抑制因子(PIN)的调控。聚类分析结果表明,家蚕EA4虽然在SOD蛋白家族,但EA4与其他物种Cu/Zn-SOD进化距离较远。生物钟的进化关系研究表明,生物钟的关键分子构成在果蝇等昆虫和哺乳动物之间是高度保守的。

打开生命时钟,重塑生命节律

2017年诺贝尔生理学或医学奖授予了因"发现调控昼夜节律的分子机制"的三位美国科学家。发现的背后是一系列动人心魄的故事与一长串科学家的名字。文章对人类历史上关于生物钟的认识及基因机制研究的历程进行了回顾,论述了包括生物节律涌现在内的生命复杂性研究的重要科学意义与应用价值,并对研究范式及其中医科学化进行了反思。