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家蚕翅原基变态发育的分子调控机理
结题报告
批准号:
31330071
项目类别:
重点项目
资助金额:
301.0 万元
负责人:
冯启理
依托单位:
学科分类:
C0402.动物系统与分类
结题年份:
2018
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘琳、邓惠敏、曾保娟、张丽丽、欧俊、马琼、刘学术、牛康康、黄金花
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中文摘要
以家蚕和野桑蚕为研究对象,以受蜕皮激素和保幼激素调控的蛹期翅原基表皮几丁质蛋白BmWCPs基因为主要研究模型,采用分子生物学、发育生物学、转录组学和蛋白组学等方法,研究激素信号传导途径对家蚕变态发育调控的分子机理,分析家蚕与野桑蚕翅原基发育过程中的差异基因,并尝试通过转基因技术获得蛹期延长的家蚕品系。研究内容包括:1)蜕皮激素信号传导途径对家蚕翅原基发育的分子调控;2)保幼激素信号传导途径对家蚕翅原基发育的分子调控;3)其它核转录因子对家蚕和野桑蚕翅原基发育的影响;4)家蚕和野桑蚕翅原基变态发育的转录组学和蛋白组学分析;5)蛹期延长的转基因家蚕素材构建。研究对阐释昆虫变态发育分子调控机制,解释家蚕与野桑蚕翅原基发育的差异及其对飞翔能力影响等科学问题具有重要意义,并为利用BmWCPs基因蛹期专一表达的特性以延长蚕蛹发育,解决成虫过早破茧而出、降低蚕丝质量的重大生产问题提供理论指导。
英文摘要
Based on a research model of ecdysone and juvenile hormone regulation of wing disc cuticle protein (BmWCPs), this project will study the molecular mechanisms of hormone signal transduction pathways in regulation of metamorphosis in the domesticated silkworm (Bombyx mori) and wild silkworm (B. mandarina) by using approaches of molecular biology, developmental biology, transcriptomics, proteomics and biotechnology. It will determine the differences in gene and protein expression in the wing dics between B. mori and B. mandarina. It will also try to develop silkworm strain with elongated pupal stage by transgenetic method. The research contents include: 1) molecualr regulation of B. mori wing disc development by ecdysone hormone signal transduction pathway; 2) molecualr regulation of B. mori wing disc development by juvenile hormone signal transduction pathway; 3) effects of other nuclear transcription factors on the development of the B. mori wing disc; 4) transcriptomics and proteomics analysis of the wing dics of B. mori and B. mandarina during metamorphosis and 5) construction of transgenetic silkworm with elgonated pupal stage. The study is important in explanation of the molecular mechanisms of insect metamorphosis, differences in wing disc development of B. mori and B. mandarina and its effects on the flight ability. The study will also play a role in generation of silkworm strains with elongated pupal stage by taking the advantage of the character of pupa-specific expression of BmWCPs genes to solve the issue of silk damage due to the early emergence of an adult from a cocoon.
变态发育是昆虫最显著的发育特征和奇特的生物学现象,使得昆虫能使昆虫更好地适应环境、生存和繁殖。翅原基变态发育是昆虫变态发育最典型的事件之一。家蚕重要的经济昆虫,同时是鳞翅目的模式昆虫,对翅发育的研究可为寻求昆虫生长调节剂打下基础。本项目以阐明昆虫激素调控家蚕翅原基变态发育的分子机制为出发,分析了家蚕翅原基发育的基因表达调控,家蚕与野桑蚕翅原基发育过程中的转录组差异,通过GAL4/UAS转基因技术构建蛹期延长的家蚕品系,研究了DNA二级结构调控基因表达的分子机制。在国际重要SCI刊物发表10篇论文,申报国家发明专利2项,圆满完成了计划任务。主要取得如下重要结果:(1) 阐明了蜕皮激素和保幼激素调控翅原基变态发育的分子机制,主要是通过转录因子( BmBR-C Z4、BmPOUM2、BmAbd-A等)的级联反应调控蛹期专一表达的翅原基表皮蛋白基因BmWCPs的表达,促使幼虫翅原基完成向蛹翅的转变;(2) 发现BmFoxA是调控翅原基变态发育的分子开关之一,与BmSAGE一起通过调控BmWCPs的表达与不表达来调控翅原基变态发育;(3) 揭示了家蚕飞行能力退化的分子机制,主要由于大量与翅发育相关基因表达历时短且表达量低和背板肌动蛋白带细胞骨架调节与紧密连接相关通路下调导致背板肌肉细胞细小且排列疏松等造成的;(4) 获得了以BmWCP4启动子和致死/凋亡相关基因构建的蛹期延长的转基因家蚕素材;(5) 发现了一种新的转录调控机制,BmPOUM2启动子上的二级结构G4和i-motif及其它们的结合蛋白参与了BmPOUM2的表达调控。研究结果不仅可提供昆虫变态发育的新理论,也可为理解昆虫对人工驯化环境的适应性和新的基因表达调控机制提供数据,为今后研制新型昆虫生长调节剂奠定基础,更为解决成虫过早破茧而出,降低蚕丝质量的重大生产问题提供了素材。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:10.1111/1744-7917.12608
发表时间:2019-12-01
期刊:INSECT SCIENCE
影响因子:4
作者:Du, Qian;Wen, Liang;Liu, Lin
通讯作者:Liu, Lin
DOI:10.1016/j.ibmb.2016.12.007
发表时间:2017-02-01
期刊:INSECT BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY
影响因子:3.8
作者:He, Yong;Deng, Huimin;Feng, Qili
通讯作者:Feng, Qili
DOI:--
发表时间:2018
期刊:蚕业科学
影响因子:--
作者:吴凤;相辉;冯启理
通讯作者:冯启理
Bombyx mori transcription factors FoxA and SAGE divergently regulate the expression of wing cuticle protein gene 4 during metamorphosis
家蚕转录因子FoxA和SAGE在变态过程中不同程度地调控翅角质层蛋白基因4的表达
DOI:10.1074/jbc.ra118.004395
发表时间:2018-11
期刊:JBC
影响因子:--
作者:Qihao Hu;Zidan Zhu;Danhui Zhao;Baojuan Zeng;Sichun Zheng;Qisheng Song;Huimin Deng;Qili Feng
通讯作者:Qili Feng
DOI:10.13441/j.cnki.cykx.2017.05.009
发表时间:2017
期刊:蚕业科学
影响因子:--
作者:易文瑾;马琼;温众杰;刘琳;冯启理;邓惠敏
通讯作者:邓惠敏
基因组DNAG-四链体结构的表观遗传调控研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    160万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
DNA高级结构对家蚕胚胎发育的表观遗传调控
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    302万元
  • 批准年份:
    2019
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
家蚕转录因子BmPOUM2基因启动子高级结构的功能分析
  • 批准号:
    31672494
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万元
  • 批准年份:
    2016
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
家蚕蛹期专一的翅原基表皮蛋白基因BmWCP4的表达与调控
  • 批准号:
    31172265
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    62.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
斜纹夜蛾固醇运转蛋白的结构与功能研究
  • 批准号:
    31071688
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
斜纹夜蛾中肠分子生物学和功能基因组学研究
  • 批准号:
    30671408
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    30.0万元
  • 批准年份:
    2006
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
丝氨酸蛋白酶及其抑制因子在昆虫蜕皮和变态发育中的作用
  • 批准号:
    30571258
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    27.0万元
  • 批准年份:
    2005
  • 负责人:
    冯启理
  • 依托单位:
国内基金
海外基金