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家蚕隐花色素基因Cry1与Cry2的表达谱与功能研究

梁辉  王文栋  朱晓苏  陶卉  徐丽  司马杨虎  徐世清  
【摘要】:隐花色素基因(Cry)是已确认的主要生物钟基因之一。昆虫Cry基因分为Cry1和Cry2两类,果蝇只有Cry1,蜜蜂等膜翅目昆虫只有Cry2,而家蚕同时具有两类Cry基因。本文调查了Cry1和Cry2基因在家蚕的不同组织和发育时期特异的表达;并且调查了Cry1和Cry2基因在家蚕成虫期不同组织中不同光节律和温节律下的振荡表达;同时,在卵期采用不同的滞育诱发环境来调查Gry1和Cry2基因对环境因子的响应;最后通过制备多克隆抗体,对CRY1和CRY2在家蚕成虫脑部的组织特异表达进行组织定位;为CRY1和CRY2的功能研究提供了线索和证据。通过试验研究主要得到以下结果:家蚕不同发育时期和不同组织的芯片表达谱调查显示,Cry1和Cry2基因的表达具有组织和发育时期的特异性,Cry1和Cry2基因在家蚕蛾期的表达量高于其它发育时期,在家蚕蛾的头和触角中的表达量高于四肢和飞行肌。免疫组化结果表明,CRY1和CRY2蛋白质集中在家蚕蛾脑部的前脑叶高量表达,并且具有组织细胞分布的特异性;蚕蛾前脑叶的主要功能是与视觉形成和感受外界环境变化有关,因此推测CRY1和CRY2具有生物钟环路中转换环境授时因子变化的作用。在家蚕蛾期,采用经典的光制和温制的振荡节律处理,利用Real-time PCR的方法调查Cry1和Cry2基因的节律振荡表达,结果显示Cry1和Cry2基因在家蚕成虫期头部的表达呈现振荡节律变化,并且在相同光制中Cry1和Cry2基因的变化趋势非常的一致,变化波形几乎相同,但表达量有差别。推测Cry1和Cry2基因在家蚕生物钟环路中处于相同环路中,可能是相关联基因。在不同温制下,Cry1和Cry2基因的表达出现了显著的相位位移和波形变化,推知Cry基因在响应温度节律的机制中也发挥着重要的作用,但在定量分析结果中找不到Cry1基因和Cry2基因对温度节律的相关性变化,推测Cry1基因和Cry2基因在温度调节生物钟变化的机制中处于不同的环路中。通过采用常规诱导滞育发生的温度与光照条件处理胚胎发育后期蚕卵,调查家蚕胚胎生物钟信号环路主要基因Cry1和Cry2的表达对授时因子振荡变化的响应。结果显示,光照能够上调Cry1基因在家蚕胚胎发育后期的表达,温度则可改变该基因的振荡周期相位;温度在改变Cry2基因振荡表达相位的同时低温(15℃)还能够上调该基因在家蚕胚胎发育后期的表达,提示家蚕胚胎中可能存在与其他昆虫类似的以CRY1为光感受器的生物钟环路,为我们研究家蚕滞育发生与生物钟的关系提供了一定的线索。

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