【摘 要】
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蚕桑业是一种与林业资源密切相关的农业产业,一直以来对我国农村农业发展、增加农民收入都具有重要作用。在蚕桑业生产中,蚕茧量的高低直接关系到产业的经济效益及发展前景,因此追求产茧高的多丝量蚕品种一直是蚕桑生产上的重要目标。丝腺是家蚕合成和分泌蚕丝蛋白的唯一器官,是蚕桑业发展的重要生物学基础之一。几千年来通过杂交育种,家蚕的丝腺已经变得越来越大,产丝量也越来越多。但是目前传统的杂交育种已很难提高蚕茧产量
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蚕桑业是一种与林业资源密切相关的农业产业,一直以来对我国农村农业发展、增加农民收入都具有重要作用。在蚕桑业生产中,蚕茧量的高低直接关系到产业的经济效益及发展前景,因此追求产茧高的多丝量蚕品种一直是蚕桑生产上的重要目标。丝腺是家蚕合成和分泌蚕丝蛋白的唯一器官,是蚕桑业发展的重要生物学基础之一。几千年来通过杂交育种,家蚕的丝腺已经变得越来越大,产丝量也越来越多。但是目前传统的杂交育种已很难提高蚕茧产量,分子育种逐渐受到人们重视。而家蚕分子育种的关键就是要找到影响丝腺大小的关键基因。转录因子Senseless是一种锌指蛋白,与其同源物Gfi-1、Gfi-1B、Pag-3等参与肿瘤发生、凋亡、增殖、细胞命运和分化等多种过程。在senseless果蝇突变体中,其唾液腺的大小只有野生型的一半,说明senseless在果蝇唾液腺的发育中起着关键作用。家蚕丝腺与果蝇唾液腺为同源器官,关于senseless在家蚕中如何调控丝腺发育及其对产丝量有何影响目前还没有相关报道。本研究探讨了senseless在家蚕丝腺中的表达模式及其对家蚕产丝量的影响,旨在为生产上提高蚕茧产量提供指导依据。本研究克隆Bmsenseless(Bmsens)基因并分析了其蛋白结构及进化关系,利用q PCR、免疫荧光染色、荧光素酶报告实验以及凝胶阻滞实验等方法探究了Bmsens在丝腺中的时空表达模式及其与转录因子SGF1、SAGE之间的调控关系,最后利用RNAi技术探究了Bmsens对家蚕产丝量的影响。主要结果如下:(1)为了探究BmSens的蛋白结构特点,利用NCBI数据库下载人(Homo sapiens)、大鼠(Rattus norvegicus)、原鸡(Gallus gallus)、果蝇(Drosophila melanogaster)以及秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis remanei)的同源蛋白序列,利用DNAMAN对以上蛋白的氨基酸序列进行对比分析其基序特点,结果显示BmSens蛋白与以上几种物种的同源蛋白质的氨基酸一致性较低,仅有30%左右。但是不同来源的Senseless蛋白质的zinc finger domain结构域保守性较高。在NCBI数据中选取13个物种的同源序列进化分析,结果显示BmSens与天蛾科的烟草天蛾(Manduca sexta)的亲缘关系最近。(2)利用qPCR技术检测Bmsens在1到5龄食桑期与眠期丝腺的表达量,结果显示随着丝腺的发育,Bmsens的表达量不断增加。相对于各个龄期的食桑期来说,其对应的眠期的表达量都较低。1-3龄食桑期表达量逐渐升高,在3龄食桑期达到最高,随后4龄食桑期到5龄第3天的表达量逐渐降低。眠期也是相同的趋势,在2龄眠期表达量达到最高,随后逐渐降低。利用PCR检测Bmsens在5龄第3天家蚕的丝腺、头部、脂肪体、气管、消化管、马氏管中的表达,结果显示Bmsens在以上各组织中都有表达。(3)根据NCBI数据库中查找的Bmsens的全长CDS序列设计两组引物,以丝腺c DNA为模板PCR扩增两段Bmsens,分别命名为Bmsens-LC、Bmsens-SC。构建两种重组表达载体PGEX-4T-3-Bmsens-LC、PGEX-4T-3-Bmsens-SC,测序成功后转化至BL21感受态细胞原核表达得到融合蛋白。将纯化后的蛋白用生理盐水溶解后免疫小鼠,免疫四次后眼球取血并处理得到BmSens多克隆抗体。用前、中、后部丝腺蛋白作为抗原,通过Western blot验证抗体的特异性。结果显示PGEX-4T-3-Bmsens-SC得到的抗体能够与抗原特异性结合,且得到的目的条带大小正确。(4)利用BmSens抗体和核酸染料DAPI对家蚕1到5龄食桑期与眠期丝腺进行免疫荧光染色,结果显示BmSens定位在1到5龄家蚕丝腺的细胞质中及在5龄第3天少量定位细胞核中。提取5龄第3天家蚕丝腺细胞质细胞核蛋白,Western blot进一步验证BmSens在5龄第3天细胞质细胞核皆有定位。(5)通过荧光素酶报告实验和凝胶迁移实验探究Bmsens和FOX类转录因子SGF1以及b HLH类转录因子SAGE之间的调控关系。结果显示转录因子SGF1与SAGE对Bmsens具有正调控作用。当把转录因子SGF1和SAGE在Bmsens启动子上的结合位点突变以后,调控作用消失。凝胶迁移实验进一步证明了Bmsens与SGF1和SAGE之间的调控。(6)利用RNAi干涉技术对4龄食桑期第3天的家蚕体内的Bmsens表达进行干涉。q PCR结果显示干涉后Bmsens的表达量明显降低,蚕体明显变小且体重降低。同时丝腺整体变小,特别是中部丝腺与后部丝腺,相对于对照组明显变细变短。另外蚕茧变小且茧层变薄,干茧重量也显著降低。表明Bmsens对丝腺发育及蚕茧产量具有重要作用。
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