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寿命是指生物体从出生经过生长、发育、成熟、衰老以至死亡前生存的时间，通常以年龄作为衡量尺度。目前，关于寿命，国内外已经在不同物种（酵母、线虫、果蝇、蜜蜂、小鼠和非人灵长类甚至人类等）和不同水平（群体、个体、细胞和分子等）上进行了较为广泛而深入的研究。虽然目前的研究已经取得了众多重大的突破和较大的进展，但仍有很多局限。因此，研究者们需要新的用于寿命研究的实验动物，以便从更广的角度揭示寿命调控的分子机制。家蚕不仅是鳞翅目昆虫的代表，还是一种模式昆虫，具有品系众多、遗传背景清晰、个体大小适中便于实验操作和具备较为完善的研究基础及平台等。家蚕用于寿命研究尚鲜有报道，但是，基于上述优点，家蚕具有被用作一种新的寿命研究的实验动物的潜能。寿命是一个较为复杂的生物学现象或性状，决定和影响因素众多。经过多年的研究，目前对于其影响因素和调控机制的研究有了长足的进展，包括胰岛素信号通路等许多调控通路的发现等。在调控寿命的众多因素中，内分泌是其中尤为重要的一种。据报道，在高等动物中，性激素（如睾酮和雌激素）、脱氢表雄酮（DHEA）、生长激素和胰岛素等均能调控寿命。而在昆虫中，最重要的两种激素分别是保幼激素（juvenile hormone，JH）和蜕皮激素（20-hydroxyecdysone，20E）。目前，国内外研究者关于保幼激素的研究主要集中在其对昆虫生长、发育、变态和生殖等生命过程的调控，而本研究则旨在探究保幼激素对家蚕寿命的调控。获得的主要研究结果和结论如下： 1.保幼激素含量对家蚕寿命的影响 前人的大量研究表明，用保幼激素类似物处理家蚕幼虫，能够显著延长幼虫的龄期经过。但关于JH对家蚕蛾期的影响尚未见报道。本研究中，我们通过给新羽化蚕蛾注射保幼激素III（juvenile hormone III，JH III）或其类似物甲氧普林（methoprene）发现，雄蛾的寿命均显著缩短，而对雌蛾寿命无显著影响。通过给新羽化蚕蛾注射抑咽侧体素（allatostatin）以减少家蚕体内保幼激素的含量，则能显著延长雄蛾的寿命。通过这组正反实验，我们发现，增加蚕蛾体内保幼激素的含量可以缩短雄蛾寿命；而减少之则能显著延长雄蛾的寿命。 2.家蚕保幼激素结合蛋白基因家族的分析和BmTO基因的鉴定 通过生物信息学分析，我们分析了家蚕中保幼激素结合蛋白基因家族，并发现，家蚕中存在30个含有保幼激素结合蛋白结构域（JHBP）的基因。通过对家蚕、果蝇、冈比亚按蚊和意蜂中含有JHBP结构域的基因进行系统发生分析发现，所有基因可聚成A-J共10个进化枝。其中，同一物种内的大部分基因可以单独聚成一支，而其他不同物种的直系同源基因可以聚在一起。染色体定位结果显示，家蚕中的大部分基因成串分布于第15号染色体和23号染色体，而其他基因则单独分布于某一条染色体上。家蚕幼虫五龄三天基因的组织表达模式分析发现，绝大部分基因均在头、体壁、中肠、马氏管和生殖腺中呈现高表达。同时，经同源序列比对发现，家蚕中的BGIBMGA003345基因与果蝇takeout基因的同源性最高，因此我们推测该基因即是takeout基因的直系同源基因。因此，我们将其命名为BmTO基因。同时，我们还发现BmTO基因位于家蚕第15号染色体，并在头和生殖腺（精巢和卵巢）中高表达。 3.保幼激素对BmFoxO基因表达量的影响 FoxO基因是调控寿命的关键基因，多条寿命调控的信号通路均汇聚于此。本研究中，我们通过运用RT-qPCR技术检测JH III处理雄蛾后BmFoxO基因的表达量发现，雄蛾被处理24 h后，该基因的表达量显著降低。此外，分别用5μM、10μM和20μM的JH III处理家蚕卵巢细胞系BmNS6 h、12 h和24 h后，检测BmFoxO基因的表达量发现，6 h后尚无变化，而12 h后，BmFoxO基因的表达量显著降低，24 h后，BmFoxO基因的表达量又恢复到了正常水平。实验结果说明了用JH III处理BmNS细胞后会抑制BmFoxO基因的表达。同时也说明了BmNS细胞对JH III处理的响应具有一定的时间和剂量依赖性。 4. BmTO基因的功能研究 果蝇中takeout基因具有调控摄食行为、响应生理节律、响应饥饿和调控求偶行为等功能，同时，该基因也是众多寿命调控信号通路的汇聚点。本研究中，我们通过生物信息学分析，克隆鉴定了家蚕中的BmTO基因，并发现该基因不仅能响应饥饿，还具有结合保幼激素的功能。通过在家蚕卵巢细胞系BmNS中过表达和干涉BmFoxO基因，并进行定量检测发现，BmTO基因的表达量也随之上调或下调。而且，经生物信息学分析发现，BmTO基因的上游调控区存在BmFoxO的结合位点。因此，我们推测BmTO基因是BmFoxO基因的下游直接靶基因，即BmFoxO可直接结合在BmTO基因上游调控区从而促进其转录。 综上所述，本研究发现保幼激素能缩短蚕蛾的寿命，并初步揭示了其调控机制。结合前人研究，我们推测JH通过与其受体Met结合，再与Tai等其他蛋白结合，形成一种复合物，然后结合到BmFoxO基因上游调控区的JH应答元件，从而抑制BmFoxO基因的表达，接着降低BmFoxO基因的靶基因BmTO基因的表达，进而减弱BmTO结合JH的能力，最终缩短蚕蛾的寿命。本研究为深入研究JH调控蚕蛾寿命的分子机制提供了有利的线索，也为进一步探明保幼激素的新功能提供了新的见解和思路。