家蚕是一种重要经济昆虫，蚕丝业是我国国民经济的支柱产业之一。近半个世纪来，由于家蚕传统杂交育种技术的自身缺陷，蚕丝业的发展一直处于平台期，未取得实质性突破。打破蚕丝业的发展瓶颈迫切需要开发出分子育种等新技术，并依托新技术培育出新品种。转基因育种技术是分子育种的重要组成部分，转基因育种提高蚕丝产量具有很大潜力。　　 大约10年前，已建立了piggyBac介导的可稳定遗传的转基因家蚕技术。在此基础上，用于基因时空特异性表达的GAL4/UAS双转基因家蚕系统也逐步开展。试图利用GAL4/UAS双转基因系统，对蚕丝蛋白合成中起主导作用的后部丝腺进行改造，通过增大后部丝腺体积和/或促进丝素蛋白合成以提高蚕丝产量。目的基因选择了可促进细胞生长及蛋白合成的Ras1。建立了可稳定遗传的、用双色荧光标记的GAL4/UAS双转基因家蚕系统，获得了在后部丝腺特异性表达Ras1持久活性形式RaslcA的转基因家蚕Fii-GAL4/UAS-Rasl CA，发现RaslCA在后部丝腺中过表达通过促进后部丝腺生长和丝素蛋白合成而提高蚕丝产量。具体研究结果总结如下：　　 1．与野生型相比，转基因家委Fi1-GAL4/UAS-RasI CA的后部丝腺重和蚕丝产量提高了60％，证明转基因家蚕的产丝能力大幅度提高：而转基因家蚕的摄食量提高了20%，桑叶蚕丝转化效率提高了30%，表明该转基因家蚕品系具有良好的生产应用前景。　　 2．对转基因家蚕FiI-GAL4/UAS-RaslcA的后部丝腺进行实时定量PCR检测，发现Rasl mRNA水平提高了10倍；同时，Rasl活性显著上升，转录水平与蛋白活性水平检测均证实了RaslCA在后部丝腺中的过表达。　　 3．RaslCA过表达导致后部丝腺的蛋白质水平、转录水平和细胞水平发生改变，因而促进后部丝腺生长和丝素蛋白合成。蛋白质水平：转基因品系FiI-GAL4/UAS-Rasl CA的Ras下游效应分子MAPK、Akt、S6K和4EBP的磷酸化水平大幅度提高。转录水平：丝素蛋白组份的3个编码基因Fil、FiH和P25，产丝性能指示基因bHLH细胞周期调控基因CyclinE与CyclinD，核糖体基因mRpL1、RpL12、RpS13和RpS6的转录水平均提高2-3倍。细胞水平：总DNA含量升高近l倍；BrdU标记检测结果表明细胞内分裂能力提高；光镜和电镜观察结果表明细胞体积增大、细胞核变大、与丝素蛋白合成相关的一些亚细胞器（如线粒体、粗面内质网、分泌小泡）高度富集。以上三方面结果不仅表明RaslCA通过增大后部丝腺体积和促进丝蛋白合成来提高蚕丝产量，而且也证明了Rasl是家蚕后部丝腺发育的主效调控基因之一。　　 4．对上蔟早期野生型和转基因品系FiI-GAL4/UAS-RaslCA的后部丝腺进行了转录组和蛋白质组学初步研究。Solexa高通量测序的转录组学研究发现，FiI-GAL4/UAS-Rasl CA中的contigs覆盖范围略高于野生型：GO洼释结果表明，在分子功能层面，注释集中于Binding和Catalytic activity;在细胞组分层面，注释集中于Cell，Cell part和Organelle;在生物过程层面，注释集中于Establishment of localization，Cellularprocess和Biological regulation。令人意外的是，发现蜕皮激素(20E)信号传导途径相关基因、以及20E信号诱导的细胞自噬和细胞凋亡两种程序化细胞死亡(PCD)相关基因的转录本在品系FiI-GAL4/UAS-Rasl CA的后部丝腺中显著减少。实时定量PCR检测验证了转录本的丰度变化。这些结果显示，Rasl活性可能在转录水平上抑制20E信号传导，继而降低细胞自噬和凋亡编码基因的表达，最终推迟和减缓了后部丝腺的PCD。具体分子机理还有待深入研究。此外，用2D-DIGE的蛋白质组学发现了48个差异表达蛋白（比值>50%），MALDI-TOF/TOF质谱测序鉴定出其中的38个，为在蛋白质水平上作深入研究奠定了基础。　　 总之，在本论文中，我们建立了可稳定遗传的、用双色荧光标记的GAL4/UAS双转基因家蚕系统；获得了在后部丝腺过表达RaslcA的转基因家蚕品系Fii-GAL4/UAS-RaslCA。该转基因家蚕品系产丝能力大幅度提高，在蚕业生产上具有良好的应用前景。Ras1CA在后部丝腺中过表达通过促进后部丝腺生长和丝素蛋白合成而提高蚕丝产量，证明Ras1是家蚕后部丝腺发育的一个主效调控基因。此外，转录组学研究显示，Rasl活性可能在转录水平上抑制20E信号而减缓了后部丝腺的PCD。认为，如果将杂交育种和转基因育种优势相结合，在家蚕杂交品系中进行转基因育种以实现家蚕种质创新，势必带来新的蚕丝业的产业革命。