摄食性是昆虫的一种复杂行为,其中嗅觉系统在昆虫取食过程中扮演重要角色。家蚕是一种寡食性昆虫,桑叶对其具有较大的吸引力,这与桑叶挥发物顺式茉莉酮密切相关,而BmOR56是顺式茉莉酮的受体。为研究BmOR56在家蚕食性中的作用,本课题利用CRISPR/Cas9技术敲除家蚕BmOR56基因,通过筛选建立2种不同突变类型的BmOR56纯合突变系,并通过饲喂人工饲料及其它食物对家蚕摄食性进行分析,同时结合转录组分析结果筛选出与家蚕食性相关的差异表达基因及其行使的功能。研究结果如下:第一、设计2个靶点的gRNA,利用CRISPR/Cas9技术敲除BmOR56基因。通过多代筛选鉴定,获得了两种BmOR56纯合突变系mutant 1和mutant 2,其中mutant 1突变系在1号靶位点出现113个碱基的插入,2号靶位点未发生变化,mutant 2突变系在1号靶位点缺失4个碱基,2号靶位点缺失25个碱基。两种突变系中BmOR56均发生了无义突变,功能完全丧失。第二、BmOR56基因的表达谱分析。BmOR56基因主要在精巢、头部以及表皮中表达,在卵巢组织中也有少量表达,在其余组织中几乎没有表达。从发育时期看,BmOR56基因在起蚕期表达量最高,在4龄将眠期以及5龄3天时也有表达,但在眠期及熟蚕期基本不表达。BmOR56基因被敲除后,mutant 1和mutant 2两种突变体的BmOR56基因在精巢、头部和表皮中的表达量都显著下调,在5龄起蚕期及5龄第3天时的表达量也显著下调。第三、利用q RT-PCR技术检测BmOR56等嗅觉受体相关基因的转录水平。BmOR56及Bm Orco基因在两种突变体孵化48 h和96 h后均上调表达,几种离子型受体的表达量也显著上调表达,暗示BmOR56的缺失可能会引发其它的补偿机制。第四、家蚕BmOR56纯合突变系的摄食性分析。对桑叶及人工饲料的摄食性分析结果表明,以桑叶为食的突变体家蚕的疏毛率、起蚕率以及体重均与野生型家蚕无显著差异,而以人工饲料为食的突变体家蚕的疏毛率均显著低于野生型家蚕。此外突变体家蚕能不同程度地摄食苹果、梨、玉米、生菜和甘蓝,表明相较于野生型家蚕,突变体家蚕的嗅觉灵敏性有所减弱,食性范围扩大。第五、5龄3天的mutant 2突变体与野生型家蚕秋丰触角中差异表达基因的筛选鉴定。通过对5龄3天的mutant 2突变体与野生型家蚕秋丰触角进行转录组分析,共鉴定出1282个差异表达基因,其中547个基因表达下调,735个基因表达上调。Pathway分析表明这些DEGs主要参与结合活性、催化活性、结构分子活性、转运体活性和金属离子结合。进一步对通路基因分析表明,大量与家蚕食性、蛋白质合成以及能量代谢相关的基因表达存在差异。综上所述,我们初步推测BmOR56基因与家蚕食性调控密切相关,且可能存在其它的补偿机制维持家蚕对桑叶的偏好性,突变体家蚕嗅觉灵敏性的减弱导致其食性范围扩大,表明BmOR56可用于家蚕育种,特别是广食性家蚕品种的选育。