检索历史 清除

摘要在昆虫的生长、变态和生殖等发育过程中，蜕皮激素(Molting hormone，MH)和保幼激素(Juvenile hormone，JH)发挥了重要的调控作用。目前，MH调控昆虫生长发育的分子机制已经比较清楚，参与MH信号传导的受体和其他级联调控因子相继被鉴定，并建立了MH的级联信号传导网络。而有关JH的分子作用机制的研究报道则相对较少，参与JH信号传导的关键调控基因至今还未被确定。 Methoprene-tolerant(Met)基因最早在果蝇中被发现，编码一个bHLH-PAS型转录因子，具有典型的DNA结合结构域。已有研究报道，DmMet可以与JH主要种类即JHIII特异性结合并具有很高的亲和力，其突变体对JH产生抗性，过量表达DmMet则会增加果蝇对外源JH的敏感性，且能导致果蝇在幼虫期和蛹期死亡。另外，通过RNAi的方式将赤拟谷盗TcMet基因进行转录沉默后，不仅使赤拟谷盗产生了对JH的抗性，而且还引起了幼虫的早熟变态。表明Met基因在JH的调控过程中起了重要的作用，并由此推测Met可能是JH的候选受体。 家蚕是重要的经济昆虫和鳞翅目模式生物。近年来，研究者在家蚕发育的激素调控机理研究等方面，取得了诸多突破性进展。本研究基于家蚕基因组精细图、家蚕全基因组芯片表达数据、RACE技术和RNAi技术对家蚕可能的JH受体BmMet基因进行了全长cDNA克隆和基因干涉实验，初步探讨了BmMet基因的功能。获得的主要研究结果如下： 1.家蚕BmMet基因的全长cDNA克隆 通过生物信息学分析，我们在家蚕基因组精细图预测基因中鉴定了一个与果蝇DmMet基因有较高相似性的基因，并命名为BmMet。采用RACE-PCR的方法克隆获得了该基因的全长cDNA序列。BmMet基因cDNA全长为1917 bp，其中ORF有1368bp，编码455个氨基酸。5'-UTR核苷酸为405bp，3'-UTR核苷酸为144bp，并包含一个32bp的poly(A)尾巴。 2.家蚕BmMet基因的序列结构 通过染色体定位和基因组比较分析发现，该基因位于家蚕第8号染色体上，整个基因只有1个外显子，没有内含子，这与其他昆虫Met基因中的内含子数目不同，如黑腹果蝇中存在1个内含子、埃及伊蚊9个、<比亚按蚊7个、赤拟谷盗7个。通过在线SMART程序结构域预测显示，家蚕BmMet含有与其他昆虫Met一致的结构域，即bHLH、PAS-A、PAS-B和PAC，推测BmMet基因可能有与其他昆虫Met基因相类似的功能。 3.家蚕BmMet基因的时空表达特征 采用RT-PCR技术，我们分析了BmMet基因在家蚕不同发育时期个体和幼虫5龄第3天不同组织器官中的表达特征。结果表明，BmMet基因在家蚕整个发育时期都有持续的表达，在幼虫5龄第3天的各个组织器官中也都有表达，这与家蚕体内JH滴度的有规律变化没有明显相关性，推测BmMet基因的表达并没有受到JH的诱导调节。 4.家蚕BmMet基因功能的RNAi分析 通过dsRNA介导的RNAi实验，我们对家蚕BmMet基因的功能进行了初探。在幼虫4龄起蚕将BmMet基因转录沉默后，结果发现，并没有影响家蚕的正常发育，家蚕可以正常地蜕去4龄旧表皮而进入5龄，并正常地化蛹、化蛾。这与赤拟谷盗中TcMet基因的干涉效果不同，而与果蝇中DmMet基因缺失后无明显表型相类似，暗示Met基因在家蚕和果蝇中与其在赤拟谷盗中的作用方式不同。 综上所述，本研究在家蚕基因组中鉴定并克隆了Met基因的全长cDNA序列，发现家蚕BmMet基因同其他昆虫Met基因在序列结构上非常保守，而在JH信号通路中的作用方式却表现出差异。这些结果将为进一步研究BmMet基因在家蚕中的功能奠定基础。