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翅膀对于昆虫的觅食、求偶、躲避敌害、扩大分布等有重要的作用。自然选择使昆虫都是朝着最有利于它们生存、繁衍的方式进化,所以昆虫才有了千姿百态的翅。家蚕是鳞翅目昆虫,也是遗传研究的模式昆虫。家蚕翅膀经过人工选择,已经丧失了飞行能力,翅膀也严重退化。与翅相关的基因突变会使家蚕成虫出现不同翅形或者异常的翅颜色。目前,资料记载的翅突变体有20余份,已有报道称有些参与翅形成的基因同时也在其整个发育的过程中起着重要作用,比如胚胎发育、体节形成、腿的发育和家蚕的丝腺发育等方面。所以,研究这些基因在翅形成中的功能也能为生物体的发育研究提供参考。另外,害虫的飞行能力是其扩散和交配产卵所必须的,研究昆虫的翅膀发育及突变机制,对害虫的遗传学防治也能有很好的借鉴作用。家蚕雏翅基因(minute wing,mw)突变是家蚕翅突变的一种,由隐性基因mw控制,其突变体在蛹期和成虫期翅膀明显小于正常翅。mw基因已经被学者证明位于家蚕第22连锁群。本研究利用STS分子标记技术和CRISPR/Cas9系统介导的基因组重新编辑技术,分别对其进行定位和功能验证实验,主要内容及结果如下:1对mw基因的初步定位和连锁分析供试家蚕品种正常翅型P50和突变体雏翅品种U11均由中国农业科学院蚕业研究所提供。用U11和P50作为亲本组建F1代及BC1回交群体(U11×P50)×U11和U11×(U11×P50),分别记作BC1F和BC1M。根据雌性家蚕的W与Z染色体不发生交换的特点,用BC1F群体验证连锁群,用BC1M群体构建遗传连锁图,寻找与mw基因连锁的分子标记。结果显示在第22连锁群上发现5个多态STS标记(T2210、T2238、T2269、T2272、T2298),这5个标记在BC1F群体扩增所有正常翅形个体均表现出与F1相同的电泳带型,即杂合带型;而所有雏翅个体扩增带型与U11一致,为纯合带型;用BC1M群体采用作图软件Mapmaker3.0,重组值设定为5.0(LOD取5.0),绘制出mw基因的遗传连锁图。绘制的遗传连锁图的遗传距离为12.4cM,mw基因位于nscaf3056末端,T2272与mw基因距离最近,他们之间的遗传距离为1.1cM。2对雏翅基因mw的精细定位及候选基因分析经与家蚕基因组数据库比对,T2272位于家蚕基因组精细图的nscaf3056的1.265Mb处,与突变基因连锁图的结果一致。与mw基因距离最近的标记T2272至该scaffold末端基因组大小为275kb。我们在这个区域另外设计了多对引物,但是没有检测到多态性标记。在这个大小为275kb的区域内,共有15个预测基因,其中基因BGIBMGA012725-TA在果蝇中的同源基因的功能与翅原基发育有关。经过克隆测序,我们没有发现这个基因在家蚕正常体P50和突变体U11翅原基中有表达差异。取家蚕品种正常翅形p50和突变体雏翅品种u11的熟蚕1-3天的翅原基,提取RNA,反转录为cDNA后进行普通PCR扩增,比较亲本间各基因的表达差异。结果发现基因BGIBMGA012754-TA在正常体P50翅原基中都表达而在突变体U11翅原基中都不表达,因此此基因极有可能就是雏翅突变的关键基因。对此基因进行5’和3’RACE-cDNA扩增,可能因为引物或是该基因结构问题,未能得到此基因的全长。3候选基因功能验证CRISPR/Cas介导的家蚕基因组编辑是利用向导RNA携带Cas9核酸内切酶对特定的DNA片段(PAM序列)进行切割以非末端同源性重组的修复方式使目的基因产生突变从而干扰其基因的表达。通过CRISPR/Cas9系统干扰基因BGIBMGA012754-TA的表达来研究其是否是发生雏翅突变的关键基因。结果在干扰了BGIBMGA012754-TA的表达后我们发现了雏翅突变,突变率为50%。