《家蠶伴性赤蟻突變基因的定位克隆及其溫敏致死研究》是依託西南大學，由劉春擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：家蠶伴性赤蟻突變基因的定位克隆及其溫敏致死研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：劉春
- 依託單位：西南大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
剛孵化的家蠶幼蟲體色呈黑色，突變品種家蠶伴性赤蟻（sex-linked chocolate,簡稱sch）孵化時，體色呈咖啡色，由於具有溫敏致死的特點對蠶業具有重要套用價值。但到目前為止，通過各種研究方法都沒能成功克隆該基因，使產業套用受到限制。本研究擬通過定位克隆技術，結合家蠶基因組物理圖譜和遺傳多態性圖譜，對突變材料與正常品種大造的回交群體及親本進行SNP分子標記的連鎖分析，鎖定突變區域；分離克隆該基因並對其進行功能研究；確定該基因在黑色素合成中途徑中的位置及功能；闡明它與sch溫敏致死的關係，為以後在產業上更好的利用該品種提供理論指導；同時，通過該基因的定位克隆，建立完善家蠶的定位克隆技術體系，為克隆其它與家蠶重要經濟性狀相關的突變基因奠定基礎；通過該基因的功能研究，也為昆蟲體色形成及黑色素合成研究提供理論參考。
結題摘要
伴性赤蟻（sch）突變純合型具有朱古力色的體色，與野生型棕黑色蟻蠶體色不同。經典遺傳學研究表明，該突變位點位於家蠶的性染色體Z上，與性別連鎖，而且在胚胎髮育後期具有溫敏致死效應。這兩個特徵使其成為調控性別的重要靶標基因。sch 突變是自上世紀80年代發現以來，為了獲得其突變基因，相關研究論文達20多篇。儘管研究者們為克隆該基因做出了不懈的努力，但是都為獲得其突變基因和闡明突變機理。本項目基於家蠶基因組信息和遺傳連鎖圖譜，對該基因分離群體進行連鎖分析。經過SNP標記篩選和4501個回交個體的連鎖分析，最後鎖定了sch突變基因所在區域，最終確定了該突變為家蠶編碼酪氨酸羥化酶(TH)基因調控區域突變所致。在sch突變及等位致死突變中，兩個不同類型的轉座子破壞該基因的轉錄調控序列，導致BmTh基因的表達量急劇減少。通過RNAi及添食TH抑制劑降低野生型BmTh基因的表達產物，獲得sch突變表型個體；添食酪氨酸羥化酶下游產物dopa成功營救sch突變表型。這些結果清楚地表明酪氨酸羥化酶的表達量減少是 sch突變幼蟲形成朱古力色表皮和高溫處理不能孵化的直接原因。根據上述研究結果，我們提出了sch溫敏致當機理假說。家蠶酪氨酸羥化酶基因啟動子的缺失，在高溫下，sch不能有效應答熱激蛋白類調控因子對該基因的增量表達，表達比常溫更少的酪氨酸羥化酶基因蛋白，產生更少的黑色素產物dopa，導致其孵化相關器官的黑化和硬化不夠，最終因孵化不能而死亡。該研究結果發表在2010年7月《美國科學院院刊》上。同時，項目組還開展了家蠶酪氨酸羥化酶基因的功能研究，包括原核表達、蛋白純化、酶活測定並製備了相關抗體，進行了組織定位。利用轉錄組學技術和晶片技術，對sch和DZ蟻蠶進行了全基因組學差異表達基因的分析。這些結果進一步為驗證家蠶溫敏致當機理提供了分子水平證據。通過該基因的定位克隆，建立了大規模的家蠶定位克隆平台體系，為後期突變基因定位克隆奠定基礎。
