利用化学生态学、分子生物学和基因组学的理论和方法,对鳞翅目昆虫中的杆野螟属昆虫、家蚕进行了研究。通过性信息素组分的分离,结构鉴定、电生理反应、风洞及田间引诱试验,鉴定了杆野螟属中6种昆虫的性信息素,结合形态特征,性信息素以及分子证据研究了这几种昆虫的遗传进化关系;在对家蚕功能基因组研究方面,构建了第一张家蚕微卫星高密度遗传连锁图,并利用这张图对10多个家蚕重要经济性状基因进行了定位和克隆研究,与抗病基因紧密连锁的标记已经被成功的用于分子标记辅助育种;通过全基因组表达谱研究,利用SAGE技术研究了家蚕不同发育时期的基因表达特征、幼虫和蛹期变态过程中的重要基因以及这个过程中所参与的关键调控因子。在大规模筛选miRNA的基础上,通过表达谱分析和靶标预测获得了几个参与调控变态发育的家蚕miRNA。这些研究结果为我们认识昆虫重要生理特征提供了基础数据。
Silkworm;sex control;sex linked balanced lethal;gene knock out;
一.原计划完成的工作、实际完成情况 杰青项目原定开展家蚕嗅觉相关基因的定位克隆,在课题开展中期汇报时,家蚕性连锁平衡致死系基因的定位克隆及性别控制系统的研究取得了重要进展。因此,我们提出将申请将内容进行微调,获得了批准。通过这一资助和调整,我们为家蚕建立了性别控制的体系,这不仅对家蚕本身,而且对鳞翅目害虫的防治也有着重要的意义。为无公害防治害虫提供了新的技术手段。二.研究期间取得的主要学术进展 我们利用家蚕良好的遗传背景,主要从家蚕基因定位克隆体系的建立、重要家蚕基因的定位与克隆以及遗传转化系统,构建了家蚕稳定遗传的雄性品系。我们的主要学术进展汇报如下 1. 建立了家蚕基因的定位克隆体系 在前期SSR遗传连锁图谱的研究基础上进行了提高标记密度的工作。最终构建的整合图谱总作图距离为3320cM。这项研究结果发表在BMC Genomics杂志。为了获得更多的遗传标记,我们也采用二代测序的方法,对菁松和兰10品系进行了重测序和SNP的挖掘。获得了大量可供选择的SNP标记。 2. 定位克隆了家蚕的重要功能基因 家蚕黑化基因是一个具有明显表型特征的突变基因。通过遗传分析,认识到黑化主要是一个隐性单基因控制的性状。利用微卫星遗传连锁图进行基因定位,将黑化基因定位在第八连锁群。通过精细定位,在目标区域获得了九个候选基因。氨基乙酰转移酶基因的突变是导致家蚕出现黑化的关键因子。正常品系的氨基乙酰转移酶具有5个外显子,突变品系缺失了第四外显子。这个外显子的缺失会使下游的黑色素代谢不能发生而导致黑色素沉积。这项研究结果于2010年发表在《发育》(Development)杂志上。这项研究不仅对家蚕有着重要意义,对于认识黑化的一般特性也有着积极的作用。 家蚕性连锁平衡致死机理解析及致死基因的定位克隆。家蚕性连锁平衡致死品系是一种能够使下一代雌性致死的突变体。利用定位克隆的方法,我们成功的定位和克隆了家蚕性连锁平衡致死品系的L1和L2基因。这两个基因分别是pdp1基因和35b1基因。除了定位克隆这两个致死基因以外,我们还研究了L1基因和L2基因的功能及雌性致死的分子机理。 3. 构建了家蚕稳定遗传的雄性品系 我们在遗传转化平台上,经过近5年的努力,已经能够相对高效的实现家蚕目标基因的遗传转化。在性别调控元件以及靶标基因研究中取得了重要进展。