2019年家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀分子解析及分子育種基礎(chǔ)研究

1、項(xiàng)目名稱(chēng)：家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀分子解析及分子育種基礎(chǔ)研究首席科學(xué)家：夏慶友西南大學(xué)起止年限：2012.1-2016.8依托部門(mén)：重慶市科委教育部一、關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及研究?jī)?nèi)容1 .擬解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題根據(jù)國(guó)家蠶絲產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求和蠶業(yè)科學(xué)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，以“十一五”家蠶973”項(xiàng)目研究為基礎(chǔ)，“十二五”期間緊緊圍繞家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀，重點(diǎn)解決如下 兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題：第一：家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀形成的分子機(jī)理家蠶因食桑產(chǎn)絲，才可供人類(lèi)利用，具關(guān)鍵品質(zhì)性狀主要有三：第一，絲蛋 白合成與分泌機(jī)制。絲蛋白的組成和結(jié)構(gòu)特征，決定了蠶絲關(guān)鍵品質(zhì)性狀。研究 表明，家蠶絲的各種工藝性狀，包括纖度（繭絲直徑）、繭絲長(zhǎng)度、凈度（繭

2、絲 表面結(jié)構(gòu)）、強(qiáng)伸力、抱合力以及解舒性能（絲膠溶解性）等，均受絲腺合成與 分泌機(jī)制所調(diào)控；第二，發(fā)育變態(tài)與調(diào)控。家蠶是典型的完全變態(tài)昆蟲(chóng)，現(xiàn)行蠶 桑生產(chǎn)體系，無(wú)不是根據(jù)家蠶生長(zhǎng)與變態(tài)發(fā)育特征來(lái)安排。 特別重要的是，家蠶 生長(zhǎng)與發(fā)育特征（例如個(gè)體大小、蛻皮和化蛹時(shí)期、成蟲(chóng)孵化時(shí)期）決定了蠶絲 蛋白合成時(shí)期與合成量，整體上決定了家蠶的蠶絲生產(chǎn)特性； 第三，對(duì)疾病的抵 抗性。家蠶經(jīng)過(guò)數(shù)千年人工馴化，盡管獲得了適合群居飼養(yǎng)和發(fā)育整齊等有利于 生產(chǎn)的特性，同時(shí)也有大規(guī)模易受病原微生物感染的不利性狀。盡管蠶桑生產(chǎn)過(guò) 程中的疾病防控受到高度重視，但每年蠶農(nóng)因蠶感病造成的損失仍然高達(dá) 25% , 并且高居不

3、下。上述三個(gè)生理過(guò)程（或性狀），是家蠶諸多影響蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì) 中最為關(guān)鍵且相互聯(lián)系的因素，決定了蠶絲生產(chǎn)的整體水平與效益， 是本項(xiàng)目將 要解決的第一關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。在前一個(gè)項(xiàng)目中，家蠶性別決定、絲蛋白合成、發(fā)育和免疫等四大性狀是作 為其中的一個(gè)課題來(lái)布局的，并打開(kāi)了關(guān)鍵的突破口。本期項(xiàng)目把性別決定之外的三個(gè)性狀上升為三個(gè)課題，同時(shí)布局家蠶干細(xì)胞與不同組織器官變態(tài)發(fā)育過(guò)程中的分子基礎(chǔ)研究，因?yàn)楦杉?xì)胞與組織器官再生與家蠶絲腺發(fā)育、變態(tài)發(fā)育和免疫防御有著重要的密切關(guān)系。根據(jù)已有基礎(chǔ)，家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀形成分子機(jī)理研 究的具體科學(xué)問(wèn)題分別如下：蠶絲蛋白合成機(jī)理研究將著重解決絲蛋白基因的分子調(diào)控問(wèn)題。家蠶幼

4、蟲(chóng)期共食下鮮桑葉約22g,絲腺合成并分泌約0.5g絲蛋白。研究表明，家蠶絲蛋白合 成調(diào)控有三大主要特點(diǎn)，一是蠶絲合成高效性：家蠶絲腺功能高度特異化，類(lèi)似 果蠅唾液腺，而絲蛋白質(zhì)的合成主要由數(shù)目極其有限（140余個(gè)）的分泌細(xì)胞完 成，這些細(xì)胞的細(xì)胞核內(nèi)染色體高度多倍化，可達(dá)到 50100萬(wàn)單倍基因組。二 是部位特異性：蠶絲由家蠶體腔內(nèi)左右對(duì)稱(chēng)分布的一對(duì)絲腺所合成，每條絲腺分前部、中部和后部三個(gè)功能區(qū)域，后部和中部分別特異合成家蠶絲素蛋白和絲膠 蛋白等繭絲纖維的主要結(jié)構(gòu)成分； 這種部位特異性決定了蠶絲各組分，尤其是有 效組分絲纖維的所占比例和加工特性。 三是時(shí)間特異性：家蠶絲腺細(xì)胞分化于胚 胎發(fā)育

5、時(shí)期，盡管早期幼蟲(chóng)的蛻皮期能夠合成少量蠶絲蛋白，但大量合成絲蛋白并形成絲纖維卻是在末齡幼蟲(chóng)第 3天開(kāi)始，具有嚴(yán)格的時(shí)間調(diào)控。因此，闡明蠶 絲品質(zhì)性狀機(jī)理，主要的科學(xué)內(nèi)涵是回答上述三個(gè)特性的分子調(diào)控機(jī)制。前期研 究表明，絲蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯機(jī)制是決定絲蛋白合成機(jī)制的關(guān)鍵因素。 通過(guò)絲腺特異基因的大規(guī)模鑒定和功能研究，初步發(fā)現(xiàn)絲蛋白編碼基因受兩大信 號(hào)通路的調(diào)控。一是激素信號(hào)通路，主要調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄的時(shí)間特異性； 二是受發(fā) 育主控基因，即高度保守的同源異型盒（Homeobox）類(lèi)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子所調(diào)控， 主要決定絲蛋白基因表達(dá)的空間特異性。為此，本期項(xiàng)目將重點(diǎn)研究fib-Hfib-L P25和Se

6、ri3等主要絲蛋白編碼基因受激素信號(hào)和發(fā)育主控基因的調(diào)節(jié)機(jī)制，以期系統(tǒng)闡明絲蛋白合成分子機(jī)理及其與蠶絲品質(zhì)之間的相互關(guān)系激素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)與變態(tài)發(fā)育調(diào)控研究著重解決信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制。與其它全變態(tài)昆蟲(chóng)一樣，家蠶的變態(tài)發(fā)育主要受激素（神經(jīng)肽激素、蛻皮激素、保幼激素 和類(lèi)胰島素等）和營(yíng)養(yǎng)（氨基酸、糖和脂肪酸等）的協(xié)同調(diào)控。目前知道，當(dāng)家 蠶從一個(gè)齡期幼蟲(chóng)向下一個(gè)齡期幼蟲(chóng)轉(zhuǎn)變時(shí)，往往同時(shí)有高水平的蛻皮激素（20E）和保幼激素（JH）分泌，使得昆蟲(chóng)不會(huì)發(fā)育成蛹或成蟲(chóng)（蛾）。而在幼 蟲(chóng)向蛹期發(fā)育時(shí)，體內(nèi)有高水平的蛻皮激素，但保幼激素水平下降，使得幼蟲(chóng)向 蛹期變態(tài)發(fā)育。因此認(rèn)為，蛻皮激素控制著昆蟲(chóng)的蛻皮與變態(tài)發(fā)

7、育進(jìn)程；而保幼激素則調(diào)控著昆蟲(chóng)發(fā)育的方向。所以，蛻皮激素和保幼激素信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)及其相 互作用是變態(tài)發(fā)育的核心問(wèn)題。而家蠶生長(zhǎng)與發(fā)育特征（例如個(gè)體大小、蛻皮和 化蛹時(shí)期、成蟲(chóng)孵化時(shí)期）決定了蠶絲蛋白合成時(shí)期與合成量。因此，激素和營(yíng) 養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)變態(tài)發(fā)育的調(diào)控將極大地影響著蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì)。本項(xiàng)目前期研究發(fā)現(xiàn)，家蠶共計(jì)有87種神經(jīng)肽激素、激素受體和激素調(diào)節(jié)相關(guān)基因；鑒定出 18 種對(duì)20E敏感的受體和受體型轉(zhuǎn)錄因子。此外，神經(jīng)肽激素基因，包括滯育激 素（DH）、信息素生物合成激活神經(jīng)肽（PBAN）、脂動(dòng)激素（AKH）、羽化激素 和家蠶素（4K-PTTH）基因也被鑒定。在前一期項(xiàng)目重點(diǎn)開(kāi)展了家蠶 JH

8、和20E 合成代謝途徑及信號(hào)傳導(dǎo)途徑相關(guān)基因的鑒定和功能初探的基礎(chǔ)上，本期項(xiàng)目將以絲腺、脂肪體、中腸和表皮等組織器官為主要研究材料，重點(diǎn)研究昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā) 育的激素信號(hào)傳導(dǎo)主要途徑和關(guān)鍵調(diào)控分子的作用，揭示激素與營(yíng)養(yǎng)信號(hào)與組織 器官退化和再生的關(guān)系，建立比較完整的家蠶變態(tài)發(fā)育激素與營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的理論體 系和機(jī)理模型，以期闡釋昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育這一重大的科學(xué)問(wèn)題。干細(xì)胞與家蠶變態(tài)發(fā)育的組織器官再生機(jī)理研究著重解決成蟲(chóng)組織器官形成中的干細(xì)胞生物學(xué)行為變化及調(diào)控機(jī)制。 家蠶變態(tài)發(fā)育期一般指5齡末期幼蟲(chóng) 至成蟲(chóng)羽化階段，包括幼蟲(chóng)-蛹和蛹-成蟲(chóng)（蛾）的變化過(guò)程。在變態(tài)過(guò)程中，幼 蟲(chóng)專(zhuān)性組織如前胸腺、絲腺等迅速退化消亡

9、，中腸、神經(jīng)和脂肪體發(fā)生結(jié)構(gòu)和功 能的轉(zhuǎn)變，翅原基、胸足原基和生殖腺細(xì)胞組織快速分化生長(zhǎng)，并發(fā)育為成蟲(chóng)的器官組織。有關(guān)果蠅的研究表明，干細(xì)胞在變態(tài)發(fā)育期多種成蟲(chóng)組織器官分化形 成過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色，受到復(fù)雜的各種信號(hào)分子網(wǎng)絡(luò)的調(diào)控。 干細(xì)胞 與組織器官再生不僅與變態(tài)發(fā)育有密切的關(guān)系，與絲腺發(fā)育和免疫防御也有著重 要的關(guān)系。前期研究我們首先關(guān)注了家蠶中腸干細(xì)胞的鑒定與分化調(diào)節(jié)，在篩查家蠶中腸干細(xì)胞分子標(biāo)記和鑒定變態(tài)發(fā)育過(guò)程中的家蠶中腸干細(xì)胞等方面取得 突破進(jìn)展。本期項(xiàng)目將以中腸、血液、神經(jīng)、脂肪體、翅原基等組織器官為主要 材料，系統(tǒng)研究這些組織器官在家蠶變態(tài)發(fā)育中分化形成與再生重建的干細(xì)

10、胞分 子基礎(chǔ)，鑒定目標(biāo)組織器官的干細(xì)胞，揭示干細(xì)胞在相關(guān)組織器官形成或重建過(guò) 程中的自我維持與分化行為，闡釋干細(xì)胞分化為相關(guān)組織器官的分子調(diào)控機(jī)制， 這是在分子細(xì)胞生物學(xué)水平闡明昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育這個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵。家蠶免疫調(diào)節(jié)與抗性機(jī)理研究將著重解決宿主對(duì)病原微生物的模式識(shí)別問(wèn)題。昆蟲(chóng)體液免疫在抵抗病原微生物侵染中發(fā)揮著最重要的作用。昆蟲(chóng)體液分子免疫系統(tǒng)主要由模式識(shí)別、信號(hào)傳導(dǎo)和效應(yīng)因子表達(dá)三個(gè)部分組成。 前期項(xiàng)目主 要通過(guò)基因組分析和微生物誘導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，基本查明了家蠶體液免疫信號(hào)傳導(dǎo)過(guò)程的 關(guān)鍵基因，系統(tǒng)鑒定了家蠶抗菌肽效應(yīng)因子的組成和功能。研究發(fā)現(xiàn)，家蠶的免疫相關(guān)基因和信號(hào)傳導(dǎo)途徑比較保守，與

11、模式生物果蠅的Toll和Imd兩種先天免疫信號(hào)途徑應(yīng)答基本一致，但家蠶效應(yīng)因子體系與果蠅相比又具有一定的特殊 性。前期項(xiàng)目還對(duì)Toll信號(hào)途徑中的Toll受體、SpZzle、MyD88和Tube等，Imd 途徑中的Imd、FADD、IKK和relish等關(guān)鍵基因進(jìn)行了深入研究。作為免疫應(yīng) 答的前哨，昆蟲(chóng)病原模式識(shí)別受體是激發(fā)免疫信號(hào)傳導(dǎo)通路和效應(yīng)因子產(chǎn)生的關(guān) 鍵。昆蟲(chóng)對(duì)不同的病原物具有高度特異的模式識(shí)別， 剖析昆蟲(chóng)病原物的模式識(shí)別， 也是闡明和提高家蠶抗病性的重要靶標(biāo)。 在前期項(xiàng)目系統(tǒng)鑒定信號(hào)傳導(dǎo)和免疫應(yīng) 答體系的基礎(chǔ)上，本期項(xiàng)目將重點(diǎn)研究家蠶對(duì)不同專(zhuān)有性病原微生物的模式識(shí)別 分子，以及它們?cè)?/p>

12、啟動(dòng)免疫信號(hào)通路中的具體功能， 以期闡明家蠶重要病害形成 的機(jī)制，尋求新的防御措施。絲蛋白合成的分子調(diào)控作為昆蟲(chóng)特異基因調(diào)控的研究模式，對(duì)昆蟲(chóng)發(fā)育和分 子生物學(xué)的基礎(chǔ)研究將提供重要補(bǔ)充作用；激素信號(hào)與變態(tài)發(fā)育調(diào)控、干細(xì)胞與 變態(tài)發(fā)育的組織器官再生機(jī)理，以及免疫分子機(jī)制，更是昆蟲(chóng)基礎(chǔ)科學(xué)研究的前 沿和熱點(diǎn)。因此，這幾個(gè)方面的科學(xué)問(wèn)題相互聯(lián)系， 不但作為家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀 對(duì)蠶絲業(yè)生產(chǎn)舉足輕重，而且也作為昆蟲(chóng)基礎(chǔ)科學(xué)的重要領(lǐng)域， 對(duì)整個(gè)昆蟲(chóng)學(xué)研 究發(fā)展和害蟲(chóng)防治新策略的產(chǎn)生都具有十分重要的意義。第二：家蠶分子育種理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系在“十一五”家蠶973”項(xiàng)目的支持下，許多與重要經(jīng)濟(jì)性狀相關(guān)功能基因得

13、 到鑒定，遺傳素材創(chuàng)新基礎(chǔ)平臺(tái)建設(shè)也已經(jīng)初具規(guī)模。系統(tǒng)研究家蠶分子育種的 理論體系，并建立相應(yīng)的技術(shù)平臺(tái)，培育高產(chǎn)優(yōu)化的家蠶品系，成為下一個(gè)五年 計(jì)劃必需解決的重點(diǎn)問(wèn)題。家蠶分子育種理論體系亟需著重解決分子改良靶標(biāo)和實(shí)現(xiàn)思路。 家蠶自野蠶 經(jīng)人工選擇和馴化而來(lái)，與野蠶祖先相比，家蠶的產(chǎn)絲性能提高近 10倍。1930 年代開(kāi)始利用一代雜種優(yōu)勢(shì)，蠶絲產(chǎn)量比飼養(yǎng)純種又提高了近 20%。自此，家蠶生產(chǎn)能力達(dá)到了一個(gè)難以逾越的高峰，使得其后近80年間未見(jiàn)革命性突破。與其它植物或動(dòng)物生產(chǎn)一樣，家蠶品種也正處于分子改良甚至系統(tǒng)分子育種的前夜，新的突破機(jī)遇需要堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)?，F(xiàn)有遺傳資源中本身就存在著大量發(fā)育

14、、 變態(tài)和抗性突變系。如前所述的三個(gè)關(guān)鍵性狀中，家蠶激素調(diào)節(jié)與免疫性狀實(shí)現(xiàn) 分子育種的靶標(biāo)位點(diǎn)相對(duì)較多，而蠶絲蛋白合成調(diào)節(jié)的靶標(biāo)位點(diǎn)相對(duì)較少。初步研究成果表明，通過(guò)調(diào)節(jié)絲腺發(fā)育和絲蛋白編碼基因轉(zhuǎn)錄，可能是實(shí)現(xiàn)絲產(chǎn)量和 品質(zhì)改良的有效途經(jīng)。本期項(xiàng)目將以前述家蠶幾個(gè)關(guān)鍵品質(zhì)性狀的分子解析為基 礎(chǔ)，建立家蠶分子育種的基本思路和策略， 為家蠶品種的分子改良奠定堅(jiān)實(shí)的理 論基礎(chǔ)。家蠶分子育種技術(shù)體系著重解決遺傳互作和基因敲除技術(shù)的建立。從基因?qū)用嬷v，分子育種無(wú)外乎有兩個(gè)技術(shù)途經(jīng)：一是已有基因功能的加強(qiáng)甚至新功能的 導(dǎo)入；二是已有基因功能的減弱甚至徹底喪失。通過(guò)前期項(xiàng)目研究，建立了比較穩(wěn)定和有效的家蠶轉(zhuǎn)基

15、因技術(shù)體系，以及系統(tǒng) RNAi、GAL4/UAS轉(zhuǎn)基因等分子 遺傳操作方法。但是，從家蠶分子育種的技術(shù)儲(chǔ)備和現(xiàn)實(shí)要求而言，還丞需建立和完善遺傳互作和基因敲除等關(guān)鍵技術(shù)。為此，本期項(xiàng)目將著重解決：克隆不同發(fā)育時(shí)期和組織器官的特異啟動(dòng)子或順式作用元件，建立多個(gè)GAL4轉(zhuǎn)基因系，以實(shí)現(xiàn)目的基因的時(shí)空特異轉(zhuǎn)錄調(diào)控；利用 UAS使目的基因功能加強(qiáng)或獲得新 功能，并整合RNAi使目的基因功能消弱或喪失；研究建立 2個(gè)UAS元件控制 2個(gè)基因的遺傳操控及其互作：2個(gè)基因同時(shí)獲得功能、2個(gè)基因同時(shí)喪失功能、 1個(gè)基因獲得功能而另1個(gè)基因喪失功能；結(jié)合 GAL4/UAS轉(zhuǎn)基因和FRT-FLP mosaic技術(shù)，

16、建立Flp-out mosaic方法，分析在任一組織、任一發(fā)育時(shí)期基因獲 得功能或喪失功能的細(xì)胞與外周野生型細(xì)胞的差異。家蠶中至今尚未實(shí)現(xiàn)基因的有效定向敲除(knock out)和敲入(knock in),本期項(xiàng)目將通過(guò)鋅指核酸酶等方法建立家蠶基因定向敲除和敲入技術(shù)，通過(guò)對(duì)分子靶標(biāo)的操控實(shí)現(xiàn)家蠶基因組的 有效和定向編輯，為家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀基因功能研究和分子改良與素材創(chuàng)新搭建 關(guān)鍵技術(shù)平臺(tái)。2 .主要研究?jī)?nèi)容圍繞以上兩個(gè)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題，計(jì)劃從三個(gè)方面開(kāi)展研究：3 1）家蠶重要功能基因的定位克隆前期項(xiàng)目已經(jīng)建立了家蠶突變基因定位克隆平臺(tái)技術(shù)，以此為基礎(chǔ)，本期將重點(diǎn)圍繞家蠶絲品質(zhì)、變態(tài)發(fā)育和抗性性狀，

17、定位克隆研究重要的突變基因，在 布局上將分解到三個(gè)品質(zhì)性狀相關(guān)的課題開(kāi)展研究。開(kāi)展此研究的主要目的在于 保持前沿探索，不斷推動(dòng)家蠶功能基因組研究的長(zhǎng)期和可持續(xù)發(fā)展。4 2）家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀的分子解析從基因?qū)用娼馕黾倚Q絲蛋白合成、激素調(diào)控與變態(tài)發(fā)育、干細(xì)胞分化與組織 器官形成以及分子免疫的分子機(jī)制，是本項(xiàng)目的核心和重點(diǎn)之一。因此在布局上， 三個(gè)關(guān)鍵性狀以及干細(xì)胞分化與組織器官形成均單獨(dú)列為課題開(kāi)展研究。絲蛋白合成研究將圍繞家蠶絲素重鏈基因（巾b-H）、輕鏈基因（巾b-L）、絲膠基因（Ser1 和P25等蠶絲主要結(jié)構(gòu)蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)理展開(kāi)，重點(diǎn)研究包括絲腺細(xì)胞發(fā)育與功能分化，絲蛋白編碼基因

18、表達(dá)與激素信號(hào)的相互關(guān)系，絲纖維主要組成蛋白晶體結(jié)構(gòu)解析，各組成蛋白數(shù)量和結(jié)構(gòu)與絲纖維加工工藝性狀之間的關(guān)系 等內(nèi)容。家蠶發(fā)育激素調(diào)控研究將圍繞激素信號(hào)傳導(dǎo)體系展開(kāi)，重點(diǎn)包括激素結(jié)合蛋白或受體及信號(hào)傳導(dǎo)途徑關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的克隆和功能研究，蛻皮激素和保幼激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑關(guān)鍵調(diào)控因子的相互作用，昆蟲(chóng)激素與營(yíng)養(yǎng)調(diào)節(jié)的關(guān)系，以及激素調(diào)節(jié)與家蠶舊組織退化和新組織形成之間的關(guān)系等內(nèi)容。干細(xì)胞與家蠶變態(tài)發(fā)育的組織器官再生機(jī)理重點(diǎn)圍繞家蠶變態(tài)發(fā)育中成蟲(chóng)組織器官形成的干細(xì)胞 基礎(chǔ)展開(kāi)，重點(diǎn)包括家蠶變態(tài)發(fā)育中特定組織干細(xì)胞的鑒定，組織器官發(fā)生或重建中干細(xì)胞的自我維持與分化行為，干細(xì)胞分化發(fā)育與相關(guān)組織器官的分子調(diào)控

19、 機(jī)制等內(nèi)容。家蠶分子免疫研究將圍繞家蠶對(duì)專(zhuān)有病原微生物的分子識(shí)別展開(kāi)， 包括家蠶對(duì)主要病原微生物侵染的反應(yīng)及病原識(shí)別因子的鑒定，免疫應(yīng)答及抗微生物肽表達(dá)調(diào)控，主要病原微生物與宿主的互作，以及抗病和抗逆的分子基礎(chǔ)等 內(nèi)容。5 3)家蠶分子育種理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系研究家蠶分子育種理論基礎(chǔ)與技術(shù)體系建立是整個(gè)項(xiàng)目的終極目標(biāo)和指引方向， 在布局上列為兩個(gè)課題開(kāi)展研究。理論基礎(chǔ)圍繞家蠶分子改良的分子靶標(biāo)和實(shí)現(xiàn) 途徑開(kāi)展研究，重點(diǎn)包括絲蛋白編碼基因上調(diào)表達(dá)研究， 絲腺組織發(fā)育分子調(diào)控 以及與對(duì)產(chǎn)絲量的影響，家蠶激素信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)絲蛋白合成的影響， 家蠶分子免疫 信號(hào)調(diào)控與疾病抵抗性的調(diào)節(jié)等主要內(nèi)容，整體上要求

20、明確關(guān)鍵品質(zhì)性狀人為調(diào) 節(jié)的可能環(huán)節(jié)和關(guān)鍵因子，形成家蠶分子育種的理論體系。分子育種技術(shù)體系圍 繞家蠶分子遺傳操 作體系和基因定向敲除技術(shù)開(kāi)展工作，重點(diǎn)包括利用 GAL4/UAS雙開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)目的基因的時(shí)空特異調(diào)控，研究2個(gè)基因的同步調(diào)控及其 遺傳互作，建立Flp-out mosaic技術(shù)并分析突變體細(xì)胞和野生型細(xì)胞的差異，利 用鋅指核酸酶等技術(shù)實(shí)現(xiàn)家蠶基因的定向敲除和基因替換，家蠶基因敲除與轉(zhuǎn)基因技術(shù)的整合和遺傳調(diào)控等內(nèi)容。整體上要求實(shí)現(xiàn)可人為干預(yù)任何一個(gè)靶標(biāo)基因 功能的分子育種平臺(tái)。該兩個(gè)課題還將利用整個(gè)項(xiàng)目產(chǎn)出的基礎(chǔ)研究成果，創(chuàng)新家蠶遺傳素材，培育新型高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和滿足特殊需求的新品種，推動(dòng)蠶絲

21、產(chǎn)業(yè)整體 技術(shù)水平和綜合效益的大幅度提升，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和蠶農(nóng)增收服務(wù)二、預(yù)期目標(biāo)1 .總體目標(biāo)根據(jù)國(guó)家蠶絲產(chǎn)業(yè)發(fā)展重大需求和蠶業(yè)科學(xué)發(fā)展長(zhǎng)遠(yuǎn)需要，以十一五”家蠶一”97頷目研究為基礎(chǔ)， 十二 五”期間總體目標(biāo)是：1)充分挖掘利用家蠶 全基因組生物信息學(xué)資源和突變資源，圍繞關(guān)鍵品質(zhì)性狀，尤其是絲蛋白產(chǎn)量和 質(zhì)量性狀，克隆或鑒定重要關(guān)鍵基因，解析其調(diào)控途徑，闡明關(guān)鍵品質(zhì)性狀形成 的分子機(jī)理；2)建立和完善家蠶基因調(diào)控和定向敲除等關(guān)鍵平臺(tái)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)完 整的功能喪失和功能獲得等遺傳分析及素材創(chuàng)新必需手段，建立分子育種的理論 基礎(chǔ)和技術(shù)體系，創(chuàng)制新型素材，培育新型品種?？傮w上要求圍繞解決提高蠶絲 產(chǎn)量

22、和質(zhì)量這個(gè)具體的科學(xué)和生產(chǎn)問(wèn)題，取得系統(tǒng)性和標(biāo)志性的重大理論突破， 以推進(jìn)我國(guó)蠶絲產(chǎn)業(yè)技術(shù)革命，并進(jìn)一步夯實(shí)我國(guó)家蠶基礎(chǔ)研究的國(guó)際領(lǐng)先優(yōu) 勢(shì)，培養(yǎng)造就一批具有國(guó)際影響的中青年學(xué)術(shù)帶頭人和技術(shù)骨干。2 .五年預(yù)期目標(biāo)(1)闡明四個(gè)機(jī)制，形成一個(gè)理論基礎(chǔ)，建立一個(gè)技術(shù)體系： 以家蠶基因組 和功能基因組學(xué)研究成果為基礎(chǔ)， 通過(guò)分子、細(xì)胞和個(gè)體水平的系統(tǒng)研究，闡明 家蠶關(guān)鍵品質(zhì)性狀形成的分子機(jī)制，即家蠶高效特異合成絲蛋白的分子調(diào)控機(jī) 制，家蠶激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑與變態(tài)發(fā)育調(diào)節(jié)機(jī)制， 家蠶干細(xì)胞分化形成成蟲(chóng)組織 器官的分子機(jī)制，家蠶分子免疫系統(tǒng)中病原模式識(shí)別與抗性形成的分子機(jī)制；通過(guò)研究，明確家蠶分子改良關(guān)

23、鍵靶標(biāo)和策略模型， 建立完善的家蠶分子育種理論 基礎(chǔ)；建立包括基因敲除等在內(nèi)的家蠶基因遺傳操控和基因組定向編輯技術(shù)，以形成分子育種的完整技術(shù)體系。整體上將家蠶功能基因組研究深化和拓展到系統(tǒng)的性狀分子解析與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用新階段0(2)定位克隆至少25個(gè)以上的重要突變基因，通過(guò)功能驗(yàn)證和機(jī)理解析揭示新的信號(hào)通路或調(diào)控途經(jīng)。(3)深入研究至少25個(gè)與絲產(chǎn)量品質(zhì)、變態(tài)發(fā)育激素調(diào)節(jié)、成蟲(chóng)組織干細(xì)胞發(fā)育分化和抗病性密切相關(guān)的調(diào)控基因，獲取15個(gè)左右的關(guān)鍵順式作用元件， 取得基因?qū)＠?0項(xiàng)。(4)創(chuàng)制15個(gè)以上的高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、強(qiáng)健新型遺傳素材，培育2個(gè)標(biāo)志性新蠶品種。(5)出版學(xué)術(shù)專(zhuān)著3部，在國(guó)內(nèi)外核心刊物發(fā)表論文

24、300篇，其中有重要影響的論文50篇以上，并發(fā)表35篇有重要理論突破的高水平研究論文； 培養(yǎng)和造就一批中青年學(xué)術(shù)帶頭人和不同層次的科技新人，其中包括碩士研究生200名、博士研究生100名和博士后15名。三、研究方案1 .學(xué)術(shù)思路利用家蠶全基因組序列和高精度遺傳變異圖譜，通過(guò)家蠶基因定位克隆、基因敲除和敲入，轉(zhuǎn)基因及RNA干擾等現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)，以家蠶絲蛋白合成、 變態(tài)發(fā)育激素調(diào)節(jié)、組織器官形成的干細(xì)胞基礎(chǔ)以及分子免疫為目標(biāo)，系統(tǒng)深入 研究關(guān)鍵基因的調(diào)控方式和信號(hào)傳導(dǎo)，解析關(guān)鍵品質(zhì)性狀的分子機(jī)理；利用 GAL4/UAS系統(tǒng)在特定組織特定時(shí)間解析特定基因的功能和調(diào)控；利用鋅指核酸 酶等技術(shù)實(shí)現(xiàn)家

25、蠶基因組的定向編輯， 研究建立家蠶分子育種理論和技術(shù)； 通過(guò) 對(duì)關(guān)鍵分子靶標(biāo)的遺傳操作實(shí)現(xiàn)品質(zhì)性狀的分子改造、素材創(chuàng)新和品種育成，奠 定產(chǎn)業(yè)實(shí)際應(yīng)用的基礎(chǔ)。同時(shí)，使家蠶作為鱗翅目模式昆蟲(chóng)的研究提升到一個(gè)新 的臺(tái)階。2 .技術(shù)途徑項(xiàng)目總體采用三條主要技術(shù)路線：一是精細(xì)圖譜一變異圖譜一基因定位，二 是基因功能一調(diào)控機(jī)理一性狀形成，三是關(guān)鍵基因一素材創(chuàng)新一產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。具體 如下：(1)精細(xì)圖譜一變異圖譜一基因定位基于家蠶重測(cè)序建立的高精度變異圖譜，篩選有效的 SNPs定位標(biāo)記；制作 突變材料作圖群體(BF1或F2),利用經(jīng)典連鎖信息和精細(xì)圖譜，確定多態(tài)型標(biāo) 記；對(duì)群體進(jìn)行分子標(biāo)記和性狀之間的連鎖分析，

26、 逐步縮短性狀連鎖區(qū)間至最小 范圍；利用精細(xì)圖譜確定所在區(qū)間候選基因， 通過(guò)表達(dá)分析、突變位點(diǎn)分析基因 功能確定突變基因(2)基因功能一調(diào)控機(jī)理一性狀形成針對(duì)不同基因，設(shè)計(jì)不同技術(shù)路線研究基因調(diào)控機(jī)理： 絲蛋白編碼基因主要 通過(guò)生物信息分析篩選候選順式作用元件，利用DNA 一蛋白質(zhì)結(jié)合技術(shù)鑒定順式作用元件和轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子，進(jìn)而探索轉(zhuǎn)錄調(diào)控與激素信號(hào)等通路之間的聯(lián)系； 激素與發(fā)育相關(guān)基因?qū)⒅饕ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)基因和 RNAi等技術(shù)，對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行功能研 究和調(diào)控分析，以及通過(guò)組織和細(xì)胞分離與離體轉(zhuǎn)化和培養(yǎng)技術(shù)對(duì)基因表達(dá)調(diào)節(jié) 和功能在分子、細(xì)胞、器官和個(gè)體水平上進(jìn)行研究；干細(xì)胞發(fā)育分化相關(guān)基因主 要通過(guò)熒光示

27、蹤鑒定特定組織的干細(xì)胞和尋找干細(xì)胞發(fā)育和分化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，結(jié)合基因芯片、基因誘捕、生物信息學(xué)等技術(shù)手段，建立成蟲(chóng)組織干細(xì)胞的分化調(diào) 控網(wǎng)絡(luò)；免疫相關(guān)基因主要通過(guò) Pull-down等鑒定與病原物結(jié)合的蛋白，通過(guò)基 因在細(xì)胞或者個(gè)體表達(dá)調(diào)控研究對(duì)下游信號(hào)通路、抗菌效應(yīng)因子和病原誘導(dǎo)存活 率的影響。(3)關(guān)鍵基因一素材創(chuàng)新一產(chǎn)業(yè)應(yīng)用根據(jù)家蠶分子育種理論和設(shè)計(jì)，以 piggyBac為載體，實(shí)現(xiàn)有用基因的正向 改良(新功能獲得或加強(qiáng))，利用轉(zhuǎn)基因RNAi或者鋅指核酸酶技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基因 功能的反向改良(削弱或者徹底喪失功能)，利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)和GAL4/UAS遺傳 開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)多個(gè)基因同時(shí)操作，實(shí)現(xiàn)優(yōu)良性狀整

28、合，創(chuàng)制新型素材；通過(guò)經(jīng)典 育種程序，選擇穩(wěn)定的品系，育成高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種。總體技術(shù)路線如下：3 .創(chuàng)新點(diǎn)與特色(1)重要品質(zhì)性狀關(guān)鍵基因作用機(jī)理及其調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)性解析重點(diǎn)抓住蠶產(chǎn)量和品質(zhì)關(guān)鍵，通過(guò)絲編碼基因調(diào)控機(jī)理、變態(tài)發(fā)育激素調(diào)控、成蟲(chóng)組織干細(xì)胞發(fā)育分化和免疫與抗性四個(gè)密切相關(guān)的課題，系統(tǒng)并深入解析家蠶重要品質(zhì)形成的關(guān)鍵基因和調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。 因此，從整體上講，本項(xiàng)目是在完整基 因組生物信息學(xué)基礎(chǔ)上，將首次實(shí)現(xiàn)生物信息學(xué)、基因組學(xué)和功能基因組學(xué)等大 規(guī)模分析平臺(tái)與分子生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和遺傳學(xué)等分析方法的有機(jī)結(jié)合，高起點(diǎn)、高通量、高效率地解剖決定重要品質(zhì)性狀的關(guān)鍵途徑的機(jī)理，將系統(tǒng)地揭示家蠶特有的

29、和區(qū)別于其它昆蟲(chóng)、動(dòng)物和植物的基因作用方式。(2)突破分子育種理論和技術(shù)關(guān)鍵其它昆蟲(chóng)(主要是害蟲(chóng))的基礎(chǔ)研究主要以控制和防治為目的， 而本項(xiàng)目的 主要目標(biāo)集中于有效利用，具有特殊性。項(xiàng)目將率先建立家蠶分子育種理論和技 術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)素材創(chuàng)新和育種。與蠶絲產(chǎn)業(yè)技術(shù)傳統(tǒng)研究相比， 具有理論上的先 進(jìn)性、技術(shù)方法的現(xiàn)代性和研究方案的高效性，將突破傳統(tǒng)育種無(wú)法逾越的障礙， 推動(dòng)蠶絲業(yè)技術(shù)革命并奠定長(zhǎng)遠(yuǎn)可持續(xù)發(fā)展基礎(chǔ)。(3)推動(dòng)家蠶作為昆蟲(chóng)研究模式的發(fā)展項(xiàng)目所重點(diǎn)涉及的家蠶絲蛋白合成、發(fā)育變態(tài)激素調(diào)節(jié)、成蟲(chóng)組織干細(xì)胞發(fā) 育分化和免疫抗性的分子機(jī)理研究等內(nèi)容，在理論上屬于昆蟲(chóng)科學(xué)前沿性重大科 學(xué)問(wèn)題。另一方

30、面，與小鼠、線蟲(chóng)、果蠅、斑馬魚(yú)、擬南芥等其它模式生物相比， 現(xiàn)代昆蟲(chóng)學(xué)研究還缺乏一種重要的模式昆蟲(chóng)， 其主要障礙之一是缺乏有效的、專(zhuān) 一的、定向的和可控的基因敲除與敲進(jìn)等遺傳操控技術(shù)體系。通過(guò)本項(xiàng)目將回答昆蟲(chóng)學(xué)前沿科學(xué)問(wèn)題的同時(shí)，建立家蠶有效的遺傳操控技術(shù)體系， 突破家蠶昆蟲(chóng) 模式化道路中的關(guān)鍵瓶頸，有力推動(dòng)家蠶這一中國(guó)果蠅”基礎(chǔ)研究的快速發(fā)展。4 .可行性分析項(xiàng)目承擔(dān)單位近年來(lái)共完成家蠶相關(guān)研究項(xiàng)目 70余項(xiàng)，包括1項(xiàng)“ 97頌?zāi)俊?10項(xiàng)“86頌?zāi)俊?5項(xiàng) 九五”和 十五”重大科技攻關(guān)項(xiàng)目、4項(xiàng)國(guó)家自然科學(xué)基 金重點(diǎn)項(xiàng)目和40余個(gè)面上項(xiàng)目，完成了項(xiàng)目的基礎(chǔ)積累。特別是 十一五”期間 認(rèn)真執(zhí)

31、行“97琛蠶項(xiàng)目，至少在三個(gè)方面奠定了本項(xiàng)目的重要基礎(chǔ)：一是集中 了全國(guó)優(yōu)勢(shì)力量，形成緊密的分工協(xié)作研究框架，通過(guò)引進(jìn)和培養(yǎng)形成了一支強(qiáng) 有力的研究隊(duì)伍；二是各個(gè)承擔(dān)單位建設(shè)了高水平的研究平臺(tái)， 并形成了各自的 特色和優(yōu)勢(shì)；三是完成了前一期項(xiàng)目各項(xiàng)研究任務(wù)，建立了較為完善的平臺(tái)技術(shù)， 關(guān)鍵性狀研究取得了突破。特別是，本期項(xiàng)目及時(shí)吸納了從國(guó)外回國(guó)的華南師范 大學(xué)馮啟理教授和中科院上海生命科學(xué)研究院植物生理生態(tài)研究所李勝研究員 兩個(gè)優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)以及多名學(xué)術(shù)骨干，進(jìn)一步加強(qiáng)了傳統(tǒng)家蠶研究力量與模式昆蟲(chóng)（果蠅）和害蟲(chóng)防治研究力量的交叉整合，研究力量得到大幅度提升。在工作保障方面，先后召開(kāi)了多次全國(guó)性家蠶基

32、礎(chǔ)研究討論會(huì)， 統(tǒng)一了學(xué)術(shù) 認(rèn)識(shí)和研究思路，確立了有機(jī)的整體方案，形成了有效的協(xié)作機(jī)制。各成員單位 均開(kāi)展了具體的前期研究。通過(guò)國(guó)際學(xué)術(shù)交流和國(guó)際合作項(xiàng)目，與世界高水平研 究機(jī)構(gòu)建立了穩(wěn)定的合作關(guān)系，為本項(xiàng)目的開(kāi)展提供了良好的國(guó)際合作空間。 此 外，通過(guò)農(nóng)業(yè)部行業(yè)技術(shù)體系，建立了國(guó)家蠶桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)研發(fā)中心和技術(shù)研發(fā)服 務(wù)網(wǎng)絡(luò)，將有力支撐本項(xiàng)目成果的轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。 我們相信，通過(guò)立項(xiàng)，集成優(yōu)勢(shì)， 緊密合作，完全可以在家蠶基礎(chǔ)研究上做出更大更出色的標(biāo)志性成果，為絲綢之路增添異彩，為中華民族產(chǎn)業(yè)的發(fā)展做出歷史性貢獻(xiàn)。5 .課題設(shè)置按總體研究目標(biāo)和思路，將本項(xiàng)目分解為6個(gè)課題進(jìn)行，具體目標(biāo)和主要研 究?jī)?nèi)容

33、如下：課題1:蠶絲蛋白合成分子調(diào)控與蠶絲品質(zhì)形成機(jī)理解析研究目的：定位克隆與產(chǎn)絲量和絲品質(zhì)相關(guān)的重要突變基因，探明家蠶發(fā)育主控信號(hào)對(duì)家蠶前部、中部和后部絲腺發(fā)育與細(xì)胞功能的異化關(guān)系，剖析蠶絲蛋 白編碼基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與調(diào)控機(jī)制，闡釋決定家蠶產(chǎn)絲量和蠶絲主要工藝性狀 形成的分子機(jī)理。該課題為項(xiàng)目的核心。研究?jī)?nèi)容:（1）家蠶產(chǎn)絲量和絲品質(zhì)相關(guān)突變基因克隆與功能研究一個(gè)新突變基因的獲得，往往會(huì)導(dǎo)致一條控制重要生物性狀的新機(jī)制的發(fā) 現(xiàn)。在長(zhǎng)期自然和人為選擇過(guò)程中，積累了大量的家蠶突變品系，有關(guān)突變基因 遺傳研究基礎(chǔ)相當(dāng)扎實(shí)。在這些家蠶突變資源中，報(bào)道與蠶絲合成相關(guān)的近30個(gè)品系，其中相當(dāng)一部分都保存至

34、今，彌足珍貴。其中，與蠶絲產(chǎn)量相關(guān)的有 5 個(gè)，包括薄紙繭（flc, 3連鎖群-49.0座位（下同），后部絲腺分泌能力低下）、裸 蛹（Nd, 25-0.0,不分泌絲素）、絲膠繭（Nd-s, 14-19.2,絲素輕鏈不能合成） 和裸蛹b （Nd-b,遺傳座位未知，絲腺退化）等；與蠶絲品質(zhì)相關(guān)的有5個(gè)，綿繭（Fl, 7-32.1,繭層浮松）和軟繭（Sc,遺傳座位未知，繭層柔軟似綿）等； 與蠶繭顏色相關(guān)的有12個(gè)，包括黃色、綠色、銹色等系列；與蠶營(yíng)繭行為相關(guān) 的有4個(gè)，包括破風(fēng)繭和吐平板絲等。上述突變除裸蛹（ Nds）基因已被定位克 ?。ň幋a基因外顯子）外，其余突變基因和機(jī)制都不清楚。如能分離克隆這

35、些突 變基因，極有可能為家蠶絲蛋白合成研究和分子機(jī)制研究打開(kāi)突破口。前期項(xiàng)目重點(diǎn)建立了基于SNP標(biāo)記的圖位法克隆體系，并已經(jīng)克隆或者精細(xì)定位了5個(gè)突變基因，其中包括與繭絲產(chǎn)量相關(guān)的裸蛹基因（Nd）和品質(zhì)相關(guān)突變綿繭基因（Fl）,均已被鎖定到數(shù)百K距離，候選基因不超過(guò)10個(gè)。這兩個(gè)突變具 有重要的研究?jī)r(jià)值：首先，這兩個(gè)突變基因座位都與具體的編碼基因相去甚遠(yuǎn)， 因此不可能是編碼基因突變；其次，從候選基因的情況看，推測(cè)與激素和絲腺細(xì) 胞發(fā)育信號(hào)相關(guān)。因此，本期項(xiàng)目將選一些與產(chǎn)量和質(zhì)量相關(guān)重要突變，配制定位材料，通過(guò)高密度 SNP標(biāo)記，精細(xì)定位并分離克隆突變基因，重點(diǎn)通過(guò)對(duì)突 變性狀產(chǎn)生的分子機(jī)理研究

36、，尋找家蠶絲蛋白合成調(diào)控中的信號(hào)通路， 探索其與蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì)形成的關(guān)系(2)家蠶絲腺發(fā)育調(diào)控與絲蛋白編碼基因表達(dá)的空間特異性家蠶絲腺是起源于外胚層的器官，發(fā)生在胚子最長(zhǎng)期和反轉(zhuǎn)期。絲腺細(xì)胞僅 在胚胎期發(fā)生10次細(xì)胞分裂。幼蟲(chóng)期，絲腺細(xì)胞不再發(fā)生分裂，至5齡后期，一個(gè)絲腺細(xì)胞核內(nèi)DNA的復(fù)制次數(shù)達(dá)到2930次，細(xì)胞核內(nèi)的DNA量增加至 107仙g和214仙g分別相當(dāng)于原來(lái)的54萬(wàn)倍或108萬(wàn)倍。以滿足后期絲蛋白大量 合成的需要。絲腺細(xì)胞分化不但形成了功能特異的前、中和后部三個(gè)部分，而且決定了絲 蛋白編碼基因表達(dá)的空間特異性。 項(xiàng)目將研究胚胎期絲腺細(xì)胞形成和分化， 研究 不同絲腺部位分子結(jié)構(gòu)特征

37、與功能的關(guān)系。絲蛋白編碼基因存在著一些關(guān)鍵的順 式作用元件，我們將重點(diǎn)研究絲蛋白編碼基因順勢(shì)作用元件Pax4、Pax6、FOX類(lèi)的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)的功能。挖掘未知轉(zhuǎn)錄因子對(duì)絲蛋白編碼基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控 關(guān)系，鑒定家蠶絲蛋白編碼基因與轉(zhuǎn)錄空間特異性相關(guān)的順式作用元件，以闡明家蠶絲蛋白合成空間特異性的分子機(jī)制，并探索通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子或者順式作用元件 的改造，提高絲產(chǎn)量或者改變蠶絲組分的可能性。(3)家蠶絲腺發(fā)育調(diào)控與絲蛋白編碼基因轉(zhuǎn)錄的時(shí)期特異性形成機(jī)理家蠶在孵化之后，就具有合成少量絲蛋白的能力。幼蟲(chóng)各個(gè)生長(zhǎng)齡期后部絲 腺都能檢測(cè)到絲素mRNA的轉(zhuǎn)錄；但是在眠期卻沒(méi)有絲素 mRNA表達(dá)，表現(xiàn)為 反復(fù)的 開(kāi)

38、與關(guān)”特征。當(dāng)幼蟲(chóng)發(fā)育到末齡第3天，絲腺開(kāi)始大量合成絲蛋白，直 至幼蟲(chóng)期結(jié)束，絲蛋白充滿整個(gè)絲腺腔體，以后則進(jìn)入吐絲營(yíng)繭期，表明家蠶絲 蛋白合成具有嚴(yán)格的時(shí)期特異性。 絲纖維三個(gè)組要組分，即絲素重鏈 H、絲素輕 鏈L和P25具有嚴(yán)格的比例(H:L:P25=6:6:1),這是形成絲素蛋白小體并最終形成絲纖維的決定性因素，表明不同絲蛋白編碼基因的表達(dá)量調(diào)控具有協(xié)調(diào)性。目前為止，已發(fā)現(xiàn)了幾個(gè)絲腺特異因子，如SGF-1和SGF-3,它們參與了絲膠基因 及絲素基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控。但其它幾個(gè)重要的轉(zhuǎn)錄因子，如SGF-2、SGF-4及PSGF 等卻還未鑒定，它們很可能與絲素基因調(diào)控相關(guān)。 前期項(xiàng)目在絲蛋白編碼基

39、因上 游鑒定了兩個(gè)與轉(zhuǎn)錄因子 BR-C Z4和BR-C Z1結(jié)合的重要位點(diǎn)。BR-C是一個(gè)含 有BTB蛋白結(jié)合結(jié)構(gòu)域及1-4個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子，具有4種蛋白異構(gòu)體， 它是蛻皮激素的重要初級(jí)反應(yīng)基因，并對(duì)家蠶的蛻皮和變態(tài)期基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控起 著重要的作用。研究還發(fā)現(xiàn)，BR-C的表達(dá)時(shí)期與絲蛋白的表達(dá)時(shí)期是相反的， 很可能與絲蛋白基因的上游結(jié)合位點(diǎn)序列結(jié)合，抑制絲素基因在眠期的表達(dá)。以 此為基礎(chǔ)，本期項(xiàng)目將重點(diǎn)研究家蠶絲蛋白主要編碼基因上游順式作用元件與激 素信號(hào)系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系，結(jié)合本項(xiàng)目課題3,研究激素受體及各下游應(yīng)答因子對(duì)絲蛋白合成的調(diào)控作用機(jī)制，闡明家蠶絲蛋白合成的時(shí)期特異性和不同

40、絲纖維蛋白組分協(xié)同調(diào)控性對(duì)產(chǎn)絲量的影響。(4)家蠶絲產(chǎn)量和絲品質(zhì)形成機(jī)理一般認(rèn)為，家蠶產(chǎn)絲能力受多個(gè)基因調(diào)控并具有伴性遺傳特征，而部分繭絲品質(zhì)具有較高的遺傳力。本部分研究將產(chǎn)絲量和品質(zhì)形成機(jī)制的闡明作為重點(diǎn)， 主要包括三個(gè)研究?jī)?nèi)容：首先是定位和克隆產(chǎn)量主性狀候選基因。家蠶的產(chǎn)絲性狀主要包括繭重、繭層量和繭層率等指標(biāo)，是長(zhǎng)期以來(lái)育種工作的主要選擇對(duì) 象，雖然有不少提高但機(jī)制形成不明。前期項(xiàng)目中，我們利用高產(chǎn)品種菁松”和低產(chǎn)品系 蘭10”為材料，通過(guò)自交，分別得到這兩個(gè)品系20代以上的自交系。 然后利用近19萬(wàn)個(gè)SNP位點(diǎn)，對(duì)該材料進(jìn)行了全面掃描，初步獲得了全繭重、 繭層量和絲長(zhǎng)等性狀顯著密切相關(guān)

41、的 QTL位點(diǎn)，而繭層率也具有潛在的QTL位點(diǎn)。本期項(xiàng)目將在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步加大樣本數(shù)量和標(biāo)記密度， 對(duì)主要產(chǎn)量性狀 主效QTL進(jìn)行精細(xì)定位，并克隆分離主要基因或者調(diào)控區(qū)域，通過(guò)分子生物學(xué) 手段，研究這些基因或者調(diào)控序列對(duì)家蠶產(chǎn)絲量的影響和作用機(jī)制。其次是解析蠶絲主要成分蛋白的晶體結(jié)構(gòu)。 盡管我們知道蠶絲纖維由絲素重鏈 H、絲素輕 鏈L和P25蛋白所組成，但是對(duì)有關(guān)蛋白空間結(jié)構(gòu)和蛋白質(zhì) -蛋白質(zhì)相互作用卻 毫不知情。日本提出了這三種蛋白的初步構(gòu)象關(guān)系(絲蛋白小體結(jié)構(gòu)模式)，但 缺乏結(jié)構(gòu)生物學(xué)證據(jù)。絲纖維結(jié)構(gòu)成為了懸而未決的世界難題。 前期項(xiàng)目我們克 隆了絲素重鏈N段序列，并獲得了其編碼蛋白的高

42、分辨率晶體結(jié)構(gòu)，首次發(fā)現(xiàn) 了其立體結(jié)構(gòu)以B片層為主，并初步提出了絲纖維空間構(gòu)象。 以此為基礎(chǔ)，本期 項(xiàng)目將解析主要成分蛋白，包括絲素重鏈 H、絲素輕鏈L和P25的晶體結(jié)構(gòu)， 不但破解這一世界難題，而且將探索絲蛋白空間結(jié)構(gòu)與物理、 化學(xué)特性之間的關(guān) 系，探索絲蛋白結(jié)構(gòu)與蠶絲加工工藝性狀之間的關(guān)系。以結(jié)構(gòu)生物學(xué)為指導(dǎo)，還將探索改變蠶絲蛋白編碼基因或者蛋白質(zhì)組分，以改進(jìn)蠶絲工藝缺陷，開(kāi)發(fā)新功能的可能途經(jīng)。第三是分析影響產(chǎn)絲產(chǎn)量和質(zhì)量的其它重要因素。 前期項(xiàng)目中，通過(guò)構(gòu)建不 同家蠶品系和野蠶全基因組高精度遺傳變異圖譜，共計(jì)鑒定了 354個(gè)與產(chǎn)絲性狀 相關(guān)的蛋白質(zhì)編碼基因作為馴化的候選基因。特別重要的是

43、，分析發(fā)現(xiàn)了若干與產(chǎn)絲性狀相關(guān)的人工選擇印記，其中有 4、32和54個(gè)基因分別在絲腺、中腸和 精巢中高量表達(dá)。在絲腺表達(dá)基因中，絲腺特異因子-1 (Sgf-1)是與果蠅Fkh同源的一個(gè)基因，Sgf-1調(diào)控家蠶絲膠-1基因編碼的絲膠蛋白和三個(gè)分別編碼絲 素重鏈、輕鏈和fhx/P25絲素基因的轉(zhuǎn)錄。另一個(gè)家蠶絲腺高量表達(dá)的基因是 BG舊MGA005127 ,與果蠅sage基因同源。它在高絲量品種中的含量是常規(guī)品系大造”的4倍。在果蠅中，F(xiàn)kh和sage分別協(xié)調(diào)控制絲膠基因SG1和SG2的轉(zhuǎn) 錄，它們?cè)诮z膠蛋白的合成和分泌中起著重要的作用。 本期項(xiàng)目將重點(diǎn)探討這些 候選基因在蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì)形成中的重

44、要作用， 綜合上述各方面的研究成果，探 索家蠶較之野蠶產(chǎn)絲能力和絲品質(zhì)差異的主要分子機(jī)制。五年預(yù)期目標(biāo)：(1)絲腺突變基因的定位克隆。定位克隆至少 9個(gè)與絲腺突變相關(guān)基因， 完成包括這些基因在內(nèi)的 9個(gè)與絲產(chǎn)量和絲品質(zhì)密切相關(guān)的調(diào)控基因的功能研 究，解析突變性狀產(chǎn)生的分子機(jī)理，揭示家蠶絲蛋白合成調(diào)控中的信號(hào)通路及其 與蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì)形成的關(guān)系。(2)闡明家蠶絲蛋白合成時(shí)空特異性的分子機(jī)制。包括家蠶絲蛋白合成空 間特異性和時(shí)期特異性的分子機(jī)制，以及不同絲纖維蛋白組分協(xié)同調(diào)控性對(duì)產(chǎn)絲 量的影響；獲取5個(gè)左右的關(guān)鍵順式作用元件，并探索通過(guò)轉(zhuǎn)錄因子或順式作用 元件的改造，提高絲產(chǎn)量或改變蠶絲組分。(3

45、)闡明家蠶絲產(chǎn)量和絲品質(zhì)形成機(jī)理。對(duì)主要產(chǎn)量性狀主效QTL進(jìn)行精 細(xì)定位，克隆獲得主要基因或者調(diào)控區(qū)域，探明這些基因或調(diào)控序列對(duì)家蠶產(chǎn)絲 量的影響和作用機(jī)制；解析絲素重鏈 H、絲素輕鏈L和P25的晶體結(jié)構(gòu)，探明 絲蛋白空間結(jié)構(gòu)與物理、化學(xué)特性以及與蠶絲加工工藝性狀之間的關(guān)系；分析與產(chǎn)絲性狀相關(guān)的蛋白質(zhì)編碼基因在蠶絲產(chǎn)量和品質(zhì)形成中的重要作用，探明家蠶較之野蠶產(chǎn)絲能力和絲品質(zhì)差異的主要分子機(jī)制?？傮w上闡明決定家蠶產(chǎn)絲量和 蠶絲主要工藝性狀形成的分子機(jī)理，探索通過(guò)改變蠶絲蛋白編碼基因或蛋白質(zhì)組 分，改進(jìn)蠶絲工藝缺陷，開(kāi)發(fā)新功能的可能途經(jīng)，為進(jìn)一步的分子育種奠定理論 基礎(chǔ)。(4)取得基因?qū)＠?項(xiàng)；出

46、版專(zhuān)著1部，在國(guó)內(nèi)外核心刊物發(fā)表論文 55篇，其中有重要影響的論文10篇以上，發(fā)表1篇有重要理論突破的高水平研究 論文。(5)培養(yǎng)和造就一批中青年學(xué)術(shù)帶頭人和不同層次的科技新人，其中包括碩士研究生35名、博士研究生15名和博士后2名。經(jīng)費(fèi)比例：17.32%承擔(dān)單位：浙江大學(xué)、西南大學(xué)、安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)課題負(fù)責(zé)人：鐘伯雄學(xué)術(shù)骨干：繆云根、劉春、孟艷、李衛(wèi)芳課題2:家蠶激素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)與變態(tài)發(fā)育調(diào)控研究研究目的：重點(diǎn)研究家蠶變態(tài)發(fā)育的昆蟲(chóng)激素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)主要途徑和關(guān)鍵調(diào)控分子的作用，揭示激素調(diào)控與營(yíng)養(yǎng)代謝及其與器官退化和再生的關(guān)系，比較完整地建立關(guān)于家蠶變態(tài)發(fā)育的理論體系和機(jī)理模型以解

47、釋昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育這個(gè)重大 的科學(xué)問(wèn)題，促進(jìn)通過(guò)控制變態(tài)發(fā)育以提高家蠶蠶絲產(chǎn)量和質(zhì)量的技術(shù)和策略的 發(fā)展及應(yīng)用，并為以變態(tài)發(fā)育相關(guān)基因和蛋白為分子靶點(diǎn)進(jìn)行鱗翅目害蟲(chóng)的生物 防治和研制新型殺蟲(chóng)劑的發(fā)展策略提供理論依據(jù)與技術(shù)指導(dǎo)。研究?jī)?nèi)容：(1)蛻皮激素和保幼激素協(xié)同調(diào)控家蠶變態(tài)發(fā)育的分子機(jī)制幼蟲(chóng)蛻皮時(shí)，血淋巴中同時(shí)有高水平的蛻皮激素(20E)和保幼激素(JH); 而在幼蟲(chóng)-蛹變態(tài)時(shí)，血淋巴中只有高水平的蛻皮激素，而保幼激素水平較低。總體而言，蛻皮激素控制著昆蟲(chóng)的蛻皮與變態(tài)發(fā)育進(jìn)程，而保幼激素控制著昆蟲(chóng)發(fā)育的方向。所以，蛻皮激素和保幼激素信號(hào)傳導(dǎo)途徑及其分子互作是變態(tài)發(fā)育 的核心問(wèn)題。前期項(xiàng)目已經(jīng)完成

48、了家蠶變態(tài)發(fā)育期基因表達(dá)譜的全基因組芯片分 析，并著重分析了家蠶20E和JH合成代謝途徑相關(guān)的基因，以及20E和JH信號(hào)傳 導(dǎo)途徑相關(guān)基因的功能。已克隆獲得激素受體 EcR-A、EcR-B和USP-1、USP-牙口 轉(zhuǎn)錄因子 HR3、HR39、BR-C-Z4、B FT-F1、E75A E75B、E75C等基因，并分 析了這些基因在不同時(shí)期和組織中的表達(dá)情況，初步明確了這些基因表達(dá)的時(shí)空 特征與20E的滴度變化以及與變態(tài)發(fā)育調(diào)控的關(guān)系。本期項(xiàng)目將以家蠶絲腺、脂肪體、中腸和表皮為主要研究材料，闡明20E和JH的信號(hào)傳導(dǎo)途徑及其分子互作，這兩種激素如何協(xié)同決定家蠶的變態(tài)發(fā)育。 主要內(nèi)容包括：1）比較

49、家蠶蛻皮與變態(tài)過(guò)程的基因表達(dá)特征，鑒定差異表達(dá)基 因并探究其與20E或JH應(yīng)答關(guān)鍵因子作用的關(guān)系，闡釋其在兩種不同蛻皮與變 態(tài)形式中的分子作用；2）基于家蠶眠性突變基因品系和家蠶分子標(biāo)記（SNP或 SSR）連鎖圖譜，通過(guò)定位克隆技術(shù)，對(duì)家蠶眠性突變材料與正常品種的回交群 體及親本進(jìn)行分子標(biāo)記連鎖分析，鎖定眠性突變區(qū)域，分離克隆眠性突變基因， 詳細(xì)分析其在眠性形成（幼蟲(chóng)蛻皮）中的功能；闡明咪唾類(lèi)激素誘導(dǎo)家蠶眠性變 化機(jī)制，明晰家蠶眠性變化過(guò)程中和二眠化后，20E和JH合成及作用相關(guān)的基因和蛋白表達(dá)譜變化規(guī)律；3）基于家蠶化性突變基因品系，分離克隆家蠶化性 決定基因，探討其與20E的作用關(guān)系及其在

50、化性調(diào)節(jié)中的分子作用機(jī)理；4）對(duì)家蠶中眠性和化性突變體基因、JH和20E合成途徑（如JHAMT ）和信號(hào)傳導(dǎo)途 徑（如MET）中的一些關(guān)鍵基因進(jìn)行 RNAi、基因敲除和轉(zhuǎn)基因研究；5）家蠶 JH和20E的信號(hào)傳導(dǎo)和分子互作。發(fā)現(xiàn) MET與20E受體形成超級(jí)受體復(fù)合體， 探究MET與EcR-USP的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用，闡釋MET如何參與JH和20E 信號(hào)、如何橋接JH和20E信號(hào)傳導(dǎo)的分子互作；6） JH和20E信號(hào)傳導(dǎo)途徑中關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子基因?qū)倚Q絲腺發(fā)育和蠶絲產(chǎn)量的調(diào)控；7）研究調(diào)控蛹期專(zhuān)一表達(dá)的表皮蛋白基因的調(diào)控，如JH和20E兩個(gè)激素信號(hào)系統(tǒng)對(duì)蛹期專(zhuān)一轉(zhuǎn)錄因子 BR-C和其上游調(diào)控基因

51、 met gce和Kr-h1等的調(diào)控；研究BR-C轉(zhuǎn)錄因子對(duì)其 下游轉(zhuǎn)錄因子POUM2和 FTZ-F1的調(diào)控作用的分子機(jī)理；分離和鑒定與轉(zhuǎn)錄 因子POUM2結(jié)合的核蛋白，研究其在表皮蛋白基因?qū)Ｒ槐磉_(dá)調(diào)控中的作用。（2）類(lèi)胰島素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)傳導(dǎo)途徑與家蠶個(gè)體大小和產(chǎn)絲量關(guān)系的分子機(jī) 理昆蟲(chóng)個(gè)體大小主要由生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間和生長(zhǎng)速度兩個(gè)因素所決定。蛻皮激素和保幼激素協(xié)同調(diào)控昆蟲(chóng)變態(tài)發(fā)育，并決定昆蟲(chóng)生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間。而胰島素和營(yíng)養(yǎng)（氨 基酸和葡萄糖）信號(hào)及其傳導(dǎo)途徑控制細(xì)胞分裂、長(zhǎng)大、分化、死亡，并最終決 定生長(zhǎng)速度。這些激素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)相互作用，最終共同決定個(gè)體大小。胰島素激 活Ras-MAPK和PI3K-Ak

52、t兩條信號(hào)傳導(dǎo)途徑，激活 TOR信號(hào)；同時(shí)，葡萄糖 和氨基酸等營(yíng)養(yǎng)信號(hào)提高 ATP/AMP的比例，解除LKB-AMPK信號(hào)對(duì)TOR活性 的抑制作用，最終促進(jìn)細(xì)胞的生長(zhǎng)和分裂。這樣，在激素和營(yíng)養(yǎng)兩方面的共同作 用下，影響了家蠶個(gè)體大小及產(chǎn)絲量。我們的研究發(fā)現(xiàn)，家蠶的類(lèi)胰島素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)對(duì)脂肪體器官重建的重要調(diào)控作用。類(lèi)胰島素信號(hào)傳導(dǎo)途徑中InR和IRS 等大多數(shù)基因的表達(dá)水平在蛻皮和化蛹等非攝食時(shí)期顯著上升。在蛻皮和化蛹時(shí)期，20E降低攝食而誘導(dǎo)饑餓產(chǎn)生，并誘導(dǎo)脂肪體中脂酶Brummer表達(dá)和促進(jìn)脂肪降解。另外，在蛻皮和化蛹時(shí)期，20E和饑餓抑制類(lèi)胰島素信號(hào)（Akt磷酸 化水平）和TOR活性（4E

53、BP和S6K磷酸化水平），導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子FOXO定位在 細(xì)胞核內(nèi)，并誘導(dǎo)InR、IRS和Brummer的表達(dá)。本期項(xiàng)目將重點(diǎn)研究家蠶的絲腺、 脂肪體、中腸和表皮等重要器官在蛻皮和 變態(tài)發(fā)育過(guò)程中營(yíng)養(yǎng)和能量分配過(guò)程及昆蟲(chóng)激素通過(guò)關(guān)鍵分子對(duì)這些過(guò)程的調(diào) 控作用。主要內(nèi)容包括：1） FOXO對(duì)InR和Brummer的轉(zhuǎn)錄調(diào)控；2） 20E和 JH與PI3K-TOR信號(hào)之間的分子互作，以及 PI3K-TOR信號(hào)對(duì)家蠶變態(tài)發(fā)育和 蠶絲產(chǎn)量的分子調(diào)控；3）激素和營(yíng)養(yǎng)信號(hào)對(duì)脂肪體 PCD的調(diào)控；4）轉(zhuǎn)基因和 基因敲除營(yíng)養(yǎng)途徑中關(guān)鍵因子以改變家蠶的變態(tài)發(fā)育和提高蠶絲的產(chǎn)量和質(zhì)量， 并闡明其分子機(jī)理。通過(guò)研究，整

54、體上解決昆蟲(chóng)激素如何通過(guò)調(diào)節(jié)營(yíng)養(yǎng)和能量分 配來(lái)影響變態(tài)發(fā)育的問(wèn)題。（3）家蠶變態(tài)發(fā)育中幼蟲(chóng)組織退化與成蟲(chóng)器官形成的激素調(diào)控機(jī)制變態(tài)時(shí)舊器官（如幼蟲(chóng)器官）消亡和新器官（如成蟲(chóng)器官）生成都是在昆蟲(chóng)激素的調(diào)控下發(fā)生和完成的。當(dāng)昆蟲(chóng)發(fā)生變態(tài)時(shí)，因?yàn)槿鄙倭薐H對(duì)20E的抑制作用，20E水平增加后觸發(fā)細(xì)胞程序性死亡（PCD）相關(guān)的基因表達(dá)，從而導(dǎo)致相 應(yīng)的幼蟲(chóng)器官如神經(jīng)、中腸、絲腺、脂肪體等死亡和解體。對(duì)于舊器官的消亡， 目前認(rèn)為主要通過(guò)PCD如細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬作用得以實(shí)現(xiàn)。對(duì)于新器官的形 成，目前認(rèn)為一些新的成蟲(chóng)器官原基（例如翅膀原基）在幼蟲(chóng)期已經(jīng)存在，但其 發(fā)育被JH所抑制。在變態(tài)時(shí)，蟲(chóng)激素信號(hào)解除

55、 JH抑制作用，誘導(dǎo)干細(xì)胞的分 裂分化最終導(dǎo)致新器官的形成（如成蟲(chóng)的翅膀）。前期項(xiàng)目對(duì)家蠶變態(tài)過(guò)程中的 組織退化與新器官形成開(kāi)展了初步研究，取得了較大進(jìn)展。發(fā)現(xiàn)在家蠶變態(tài)發(fā)育 過(guò)程中，20E對(duì)脂肪體器官重建起了至關(guān)重要的調(diào)控作用，而 JH則拮抗20E信號(hào)。20E信號(hào)通過(guò)誘導(dǎo)半胱天冬酶 dronc和drice的表達(dá)而促進(jìn)細(xì)胞凋亡,同時(shí)阻礙 insulin-Akt-TOR途徑而促進(jìn)細(xì)胞自噬。20E信號(hào)還可增大脂肪體細(xì)胞膜通透性而 誘導(dǎo)PCD,初步認(rèn)為這是20E誘導(dǎo)表達(dá)的組織蛋白酶cathepsi致。脂肪體器官 重建過(guò)程中，細(xì)胞先解離，之后又重新聚合，這是 20E誘導(dǎo)表達(dá)的基質(zhì)金屬蛋白酶mm所致。止

56、匕外，20E還參與調(diào)控成蟲(chóng)盤(pán)細(xì)胞的分裂與分化。對(duì)家蠶蛹期專(zhuān)一 表達(dá)的翅原基表皮蛋白BmWCP視因的表達(dá)和調(diào)才5的研究發(fā)現(xiàn)，BmWCP4啟動(dòng)子 區(qū)域含有轉(zhuǎn)錄因子POU和FTZ-F1的順式調(diào)控元件。20E首先啟動(dòng)了 BR-C Z4的表 達(dá)，后者再激活轉(zhuǎn)錄因子POUM2的表達(dá)，然后POUM2結(jié)合至ij BmWCP4勺啟動(dòng)子 調(diào)控元件上，啟動(dòng)了 BmWCP4因的表達(dá)，從而導(dǎo)致蛹期和表皮專(zhuān)一的翅原基表 皮蛋白BmWCP4的表達(dá)，使翅原基發(fā)育成翅膀，幼蟲(chóng)實(shí)現(xiàn)向蛹和蛾的變態(tài)發(fā)育。 前期項(xiàng)目還研究了細(xì)胞自噬相關(guān)的 Atg1、Atg5、Atg6、Atg8、Atg10和Atg12等基 因在家蠶變態(tài)和組織器官形成中

57、的功能。本期項(xiàng)目將重點(diǎn)研究家蠶絲腺、脂肪體、中腸和表皮等重要器官在蛻皮和變 態(tài)發(fā)育過(guò)程中的退化和重建過(guò)程（包括細(xì)胞程序性死亡，如細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬 等，以及細(xì)胞再生和分化過(guò)程）及昆蟲(chóng)激素對(duì)這些過(guò)程的分子調(diào)控作用。這方面研究主要解決幼蟲(chóng)組織器官是如何退化和成蟲(chóng)組織器官是如何受激素和營(yíng)養(yǎng)信 號(hào)所調(diào)控的。主要內(nèi)容包括：1） 20E和JH對(duì)絲腺、脂肪體、中腸和表皮在變態(tài) 期前后細(xì)胞自噬和凋亡關(guān)鍵基因 （BmAtg3、BmAtg5、BmAtg6、BmAtg8、BmAtg9、 BmAtg10、BmAtg12、BmE74A 和 Bm-caspase IAP）的表達(dá)變化及定位，探討 20E和JH信號(hào)傳導(dǎo)途徑中

58、關(guān)鍵基因的應(yīng)答與制約關(guān)系；2）研究激素信號(hào)和饑餓 信號(hào)引發(fā)家蠶中腸、絲腺和脂肪體組織發(fā)生自噬和凋亡的基本特征，并揭示激素信號(hào)和饑餓信號(hào)途徑的關(guān)系；3）通過(guò)RNAi、轉(zhuǎn)基因過(guò)量表達(dá)與在活體和離體 細(xì)胞knock out或knock down等方法，解析20E和JH信號(hào)傳導(dǎo)途徑中關(guān)鍵靶基 因在控制家蠶器官退化時(shí)細(xì)胞自噬和凋亡的調(diào)控功能；探討細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡途徑的激素調(diào)才$相互關(guān)系；4）以昆蟲(chóng)激素調(diào)控家蠶翅原基表皮蛋白基因的蛹期 專(zhuān)一表達(dá)為研究對(duì)象，深入研究20E和JH信號(hào)傳導(dǎo)途徑對(duì)翅原基在蛹變態(tài)發(fā)育 時(shí)再生長(zhǎng)與分化的調(diào)控分子機(jī)理，建立較完整的昆蟲(chóng)激素調(diào)控變態(tài)發(fā)育的理論模 型；5)解析家蠶早期胚胎發(fā)育中控制成蟲(chóng)分節(jié)發(fā)育的關(guān)鍵基因?qū)に氐膽?yīng)答關(guān) 系和在中腸、脂肪體和成蟲(chóng)盤(pán)中促進(jìn)細(xì)胞再生的功能。五年預(yù)期目標(biāo)：(1)家蠶變態(tài)發(fā)育相關(guān)突變基因的定位克隆。定位克隆10個(gè)以上的化性