microRNA(miRNA) 是近年来相继在动植物和病毒中发现的一类特殊的非编码单链小RNA分子,它们在多种基因沉默途径中起着关键性的调控作用。本项目在前期研究基础上用原位杂交技术对bmo-let-7等重要miRNAs在家蚕发育过中的重要组织和器官如(卵巢、精巢中、丝腺和中肠等)进行定位研究;通过平行表达实验初步筛出let-7 miRNA的部分靶基因,通过核酸酶保护和双载体共转染等技术证明miRNA与靶基因的结合位点;主要通过构建miRNA上调和下调表达载体,同时使用合成的miRNA功能研究用的探针,研究let-7 miRNA在家蚕个体发育和丝腺器官发育以及在丝蛋白合成中的生物学作用;通过蜕皮激素和保幼激素诱导,初步探索以let-7 miRNA调节与激素调节在家蚕丝腺发育和丝蛋白合成中可能的联动关系。
Bombyx mori;microRNA;bmo-let-7;Metamorphosis;gene regulation
家蚕是具有重大经济价值的资源昆虫,也是农林害虫的重要模式昆虫,对家蚕miRNA调控功能的研究不仅具有重大理论意义,也具有重要的应用价值。在本课题资助下,我们开展了家蚕let-7 和其他相关miRNA功能研究,完善了研究平台,拓展了研究方向。 1.完善了家蚕miRNA的研究平台,包括miRNA和靶基因检测、miRNA敲除和过表达等技术。总结了检测家蚕miRNA的Northern杂交技术流程的特点及操作中须重视的环节。所述内容具有很强的可操作性和实用性,可供研究人员检测家蚕miRNA和其他小RNA。部分内容发表《蚕业科学》2014,40(4):0724-0729。 2.研究了let-7对家蚕变态发育的调控机理。在家蚕幼龄眠期上调let-7时,家蚕不能蜕皮,发育停滞。在预蛹期let-7上调时,阻断化蛹。bmo-let-7在Ras1、Ras2和Ras3的3’UTR上有靶位点。表达实验表明Ras2和Ras3可能是bmo-let-7的靶基因。双荧光素酶报告基因载体与let-7 mimics共转染证明Ras23’UTR有let-7靶位点。构建了miRNA过表达载体,在家蚕细胞和体内上调了let-7和其他一些miRNA。通过基因组编辑技术,在家蚕体内敲除了let-7和其他一些miRNA。部分见刘立会硕士毕业论文(西南大学2012)。为积累数据,暂未发表。 3.研究了bmo-miR-1的功能。上调miR-1时,家蚕蜕皮出现障碍。转录水平和蛋白水平的实验都表明BmChi受bmo-miR-1抑制。双荧光素酶共转染实验证明了BmChi是miR-1的靶基因。BmChi在蚕体旧表皮几丁质的降解过程中发挥重要作用。本部分见高颂的博士毕业论文(西南大学2012)。发表一篇核心期刊,《蚕业科学》2012,38( 3) : 0418-0423。为积累实验数据,关键数据还未发表。 4.基于前期研究,对家蚕let-7和其他microRNA的研究进行了系统全面地总结。见夏庆友、向仲怀主编《蚕的基因组》第11章家蚕小RNA,科学出版社2013年第一版。 5.作为miRNA研究方法的系统学习和运用,揭示了吸血蚊子特有miRNA 1174的重大生物学功能,发现其通过靶基因SHMT控制蚊子吸血和血液消化等。以第一作者发表了主要研究结果,PNAS:2014,111(40):14460-14465。