家蚕蜕皮激素合成相关的细胞色素P450基因的鉴定分析

摘要：

【目的】昆虫变态发育的启动主要受前胸腺合成分泌的蜕皮激素所调控，而蜕皮激素的合成是由细胞色素P450基因催化完成。家蚕（Bombyx mori）是一种产丝昆虫，蚕业生产中如果能阻断或延迟家蚕蛹变态发育进程，将有利于改进蚕茧处理工艺，提高蚕丝品质。论文旨在鉴定参与家蚕蜕皮激素合成的细胞色素P450基因，从而为人为遗传调节家蚕变态发育提供靶基因。【方法】基于序列同源性比对，筛选家蚕及其他昆虫中参与蜕皮激素合成的P450基因。利用ClustalW软件，分析昆虫蜕皮激素合成相关P450基因的遗传发生关系。通过全基因组表达芯片数据分析及 RT-PCR 验证，调查家蚕蜕皮激素合成相关 P450基因的时空表达特征。利用 RNAi 技术分析Cyp314a1表达下调对家蚕变态发育的影响。【结果】家蚕基因组中有4个参与家蚕蜕皮激素合成的P450基因，即Cyp306a1、Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1。比较分析显示，这4个蜕皮激素合成相关的P450基因在家蚕及其他昆虫中都是单拷贝，而且每个基因的同源体在遗传发生树上能很好地聚成一类，表明昆虫蜕皮激素合成相关的P450基因及其负责的蜕皮激素合成通路非常保守。时空表达谱分析显示，在家蚕幼虫5龄第3天，Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在家蚕幼虫卵巢、精巢和头部等组织器官中高表达；在幼虫-蛹-成虫变态发育进程中， Cyp302a1、Cyp315a1和Cyp314a1主要在蛹变态发育后期表达，其中Cyp314a1分别在上簇、化蛹及羽化前高表达，这与蜕皮激素滴度高峰出现的时期基本一致。Cyp314a1的 RNAi 导致家蚕不能正常化蛹及雌蛾卵巢发育异常，且降低了蜕皮激素信号通路关键基因HR3及Ftz-f1的表达。【结论】家蚕蜕皮激素合成相关的P450基因在进化上非常保守，其表达水平降低能引起家蚕蛹变态发育受阻，暗示蜕皮激素合成相关P450基因可以用作家蚕变态发育控制的靶标基因之一。

关键词：家蚕、蜕皮激素合成、细胞色素P450基因、变态发育、RNAi

分类号：R329.2+8;S852.65;Q966

资助基金：国家重点基础研究发展计划（973计划）;国家高技术研究发展计划（863计划）;国家自然科学基金;重庆市自然科学基金

在线出版日期：2014-04-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：594-604