家蚕茧丝性状相关性分析及部分基因的功能研究

发布时间：2020-08-17 15:56

【摘要】：家蚕是具有经济价值的鳞翅目模式昆虫。茧丝作为饲养家蚕主要的效益产品,其茧丝性状是蚕桑行业产量和质量效益的主要决定因素,因此充分了解和研究家蚕茧丝性状,对选育茧丝性状良好的蚕品种、提高蚕茧生产效益有着重要的意义。家蚕五龄幼虫的丝腺能够大量合成丝蛋白,但是在不同的家蚕品系中,其丝腺合成丝蛋白的能力不同,从而产丝量存在着明显的差异。探究家蚕产丝机制以及不同品系家蚕产丝量的差异,挖掘与丝蛋白合成相关的功能基因,对阐释家蚕产丝的分子机制以及构建家蚕生物反应器有着促进作用。近年来,随着高通量测序技术的发展,推动了基因组学以及功能基因组学的研究。本研究以多丝量品系菁松(JS)和少丝量品系兰10(L10)为研究样本,对两个品系的家蚕的丝腺以及产丝量展开研究。根据这两个品系家蚕丝腺的转录组测序数据结合家蚕茧丝性状QTL定位的信息,挖掘影响茧丝产量性状的功能基因,为研究家蚕茧丝性状的决定机制打下基础。1、以多丝量品系JS和少丝量品系L10为研究样本,构建杂交F_2代群体,并对该群体的部分茧质性状进行调查统计,结果发现在调查的1179个F_2代个体的茧层量和全茧量性状分离明显,并且雌雄茧质性状的分布均呈现正态曲线,符合数量性状连续变异的基本特征,茧层量和全茧量的极大值和极小值接近于亲本值。同时我们对该F_2代群体的全茧量、茧层量、蛹重和茧层率这四个茧质性状进行相关性分析,发现除了茧层率与蛹重之间的相关性较低外,其余的几个茧质性状之间的相关系数均很高。该F_2代群体的调查和统计,为家蚕茧质性状相关基因的定位分析提供了基础样本。2、本研究小组前期通过高通量测序技术得到JS和L10家蚕品系五龄第三天丝腺的转录本数据,获得了1411个差异表达基因,其中包括一些与蛋白生物合成相关的转录因子,它们在两品系之间的转录水平上存在较大差异。结合NCBI数据库中家蚕转录因子的筛选以及生物信息学分析,以转录因子E2F为研究对象,分析该转录因子在家蚕JS和L10五龄丝腺中的表达模式。另外根据已知背景,在果蝇的细胞周期信号通路中E2F与Dp结合激活Ras85D的表达。我们分析了家蚕同源基因Ras1在五龄丝腺中的表达谱,同时根据qRT-PCR得到的结果分析了家蚕转录因子E2F与家蚕Ras1基因的表达相关性。比较了E2F与Ras1基因同丝蛋白基因Fib-H,Fib-L,P25五龄后部丝腺的表达谱,结果发现这几个基因的表达相关性较高,证实了转录因子E2F和Ras1基因同三个丝蛋白基因的表达模式非常相似,并且这两个基因对茧丝产量有影响,同时推测这两个基因在丝蛋白的合成过程中也有一定的影响。3、酪氨酸激酶基因Abl普遍存在于细胞核和细胞质中,参与多种信号转导,主要是在细胞增殖以及细胞周期中起着重要的调控作用。在家蚕JS和L10丝腺转录数据中,Abl基因在JS中的表达量高于L10两倍左右。我们通过CRISPR-Cas9系统构建了表达Abl guide RNA的质粒pBac[IE1-DsRed2-U6-Abl-sgRNA 1+U6-Abl-sgRNA 2]。将构建好的质粒注射到家蚕的卵中,得到G0代自交产卵获得G1代,筛选得到单阳性个体,并与Cas9品系杂交,获得G2代双阳性个体的转基因家蚕品系。我们比较了转基因的双荧光个体与野生型家蚕的全茧量与茧层量,发现均有明显的差异,其中Abl基因敲除型的突变体全茧量比野生型的降低了11.54%,茧层量比野生型的低25%。因此我们推测家蚕Abl基因对茧丝量生产有一定的影响。本文基于前期转录组测序结果,将获得的差异表达基因结合生物信息学分析以及相关文献知识,比对筛选到转录因子E2F、家蚕基因Ras1以及家蚕酪氨酸激酶基因Abl,对这三个基因在五龄丝腺中的表达量进行定量分析测定,分析三者之间在细胞周期信号通路中的上下游关系,推测Abl基因处于另外两个基因的上游。利用CRISPR/Cas9技术对Abl基因进行敲除,根据表型分析以及基因型分析,可以确定家蚕Abl基因对丝蛋白的分泌有一定的影响作用。这一研究为解析家蚕产丝的分子机制提供了部分依据,同时对选育家蚕多丝量品种有着指导作用。
【学位授予单位】：江苏科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S881.2

【参考文献】