家蠶雌不育無腳突變ap的分子解析及其基因調控研究

《家蠶雌不育無腳突變ap的分子解析及其基因調控研究》是依託西南大學，由童曉玲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：家蠶雌不育無腳突變ap的分子解析及其基因調控研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：童曉玲
• 依託單位：西南大學

項目摘要

生殖系統和附肢對昆蟲生存和繁衍具有重要意義。目前已知Hox基因作為生物體內一類重要的發育調控基因家族，其精確的時空表達決定著昆蟲各體節的形態特徵。改變Hox基因表達模式會引起附肢和生殖系統等重要組織器官發育異常。因此，Hox基因需要其上游基因的精密調控來維持自身正常的表達模式,進而調控特定的靶基因控制生物體的正常發育，但該調控網路的分子機制並不十分明了。家蠶ap突變表現為雌性不育，無胸足，其表型與Hox基因突變的表型極為相似。我們前期研究初步證實：家蠶ap突變的候選基因Bmap調控了Hox基因的異常表達。因此本研究將利用該突變研究Bmap基因如何調控Hox基因的表達模式，並鑑定Bmap和 Hox基因在雌性生殖器發育中調控的關鍵靶基因。本項目的實施對深入了解Hox基因的表達調控及其對組織器官的發育調控機理具有重要意義，同時也為將雌不育基因用於鱗翅目害蟲的生物防治奠定分子基礎。

結題摘要

生殖系統和附肢對昆蟲生存和繁衍具有重要意義。目前已知Hox基因作為生物體內一類重要的發育調控基因家族，其精確的時空表達決定著昆蟲各體節的形態特徵。改變Hox基因表達模式會引起附肢和生殖系統等重要組織器官發育異常。因此，Hox基因需要其上游基因的精密調控來維持自身正常的表達模式,進而調控特定的靶基因控制生物體的正常發育，但該調控網路的分子機制並不十分明了。家蠶ap突變表現為雌性不育，無胸足，其表型與Hox基因突變的表型極為相似，為我們研究Hox基因調控家蠶組織器官發育的分子網路提供很好的研究材料。我們研究證實： ap 突變雌蛾不育性原因是交配囊退化；通過定位克隆，鑑定了導致ap突變形成的基因為轉錄因子Bmsob基因，成功克隆了Bmsob 的全長 cDNA。通過比較Bmsob在大造（DZ）和ap突變體在胚胎期和蛹期的表達情況，發現Bmsob基因在ap突變中的表達量均顯著低於大造，近似於沉默狀態；通過Crispr/Cas9技術敲除Bmsob基因，家蠶的幼蟲胸足和翅發育缺陷，證實該基因在附肢和翅發育中必不可少。同時證實家蠶Hox基因成員BmAntp、BmUbx和BmAbd-B基因在ap突變中均顯著下調錶達。通過基因晶片，成功篩選到Bmsob基因的下游調控基因BmDsp和BmPc，並通過EMSA證明Bmsob基因既能夠直接地抑制Hox基因的表達，又能夠通過抑制BmDsp和BmPc等基因間接的抑制Hox基因的表達，從而調控家蠶胸足、翅和生殖腺的發育。本項目的實施對深入了解Hox基因的表達調控及其對組織器官的發育調控機理具有重要意義，同時也為將雌不育基因用於鱗翅目害蟲的生物防治奠定分子基礎。