家蚕蜕皮激素失活途径基因克隆及其变态发育调控效应研究

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项目介绍
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基本信息

  • 批准号：
    30970409
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    32.0万
  • 负责人：
    张泽
  • 依托单位：
    重庆大学
  • 学科分类：
    C0405.动物资源与保护
  • 结题年份：
    2012
  • 批准年份：
    2009
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2010-01-01 至2012-12-31

项目摘要

蜕皮激素是调控昆虫生长发育最重要的激素之一，昆虫变态发育要求高量的蜕皮激素。因此，如果能够在蛹期显著降低蜕皮激素浓度就有可能阻断其正常变态发育进程。尽管昆虫蜕皮激素失活途径的二个基因已在除家蚕以外的一些其它昆虫中被克隆、验证，但关于家蚕蜕皮激素氧化酶和3DE-3α-还原酶基因的研究在国内外还未见报道。我国的家蚕基因组计划和功能基因组研究平台技术成果，为探明家蚕生长发育调控机制提供了绝好机会。本研究项目将首先克隆、验证家蚕蜕皮激素氧化酶和3DE-3α-还原酶基因，调查其表达模式；然后，采用转基因技术以及酵母GAL4/UAS系统探索利用这两个基因调控家蚕蛹变态发育的效应。研究结果不仅有助于对家蚕的生长发育控制，对其它鳞翅目害虫的防治也有广泛地指导和借鉴意义。

结项摘要

蜕皮与变态是昆虫生长发育的基本生理特征，主要由蜕皮激素和保幼激素协同控制的。蜕皮激素滴度的周期性变化对昆虫的变态发育过程起着决定性作用，而蜕皮激素的代谢是控制其滴度变化的决定性因素。家蚕是重要的鳞翅目模式昆虫，对其蜕皮激素失活途径的研究还未见报道。为探明家蚕生长发育的调控机制，我们鉴定并克隆了蜕皮激素失活途径上的两个关键基因（蜕皮激素氧化酶基因和3DE-3α-还原酶基因），通过真核表达系统对它们进行异源表达，并证实它们具有相应的酶活性。组织表达分析表明，这两个基因主要在家蚕中肠和马氏管表达，而这两个组织又是昆虫蜕皮激素代谢的主要场所。时期表达分析发现，它们在家蚕幼虫5龄早期及变态期高量表达，此时是家蚕蜕皮激素滴度降低的时期，说明它们参与了家蚕蜕皮激素的失活。接着，我们利用RNA干涉的方法降低该基因在家蚕游走期的表达，发现家蚕化蛹困难，且蛹的死亡率明显高于对照，表明该基因对于家蚕的变态发育起着重要的作用。以上的结果为我们人为控制家蚕生长发育，及开发鳞翅目害虫防治新技术打下了坚实的理论基础。蜕皮激素氧化是蜕皮激素失活途径的限速酶，属于葡萄糖-甲醇-胆碱氧化还原酶（Glucose-Methanol-Choline oxidoreductases，GMC）家族，该家族参与许多生物体基本的生理代谢过程。尽管该家族酶类有重要的功能，但对大部份昆虫的GMC酶的功能研究还较少。我们结合全基因组信息分析和实验方法来探讨该氧化还原酶类家族在家蚕中的功能，结果发现家蚕中GMC基因数量在基因组已测序的昆虫中是最多的，并经历了家蚕特异性的扩增。我们进一步发现GMC基因在家蚕抵抗外源微生物的过程中有重要作用。另外，我们对家蚕抗氧化相关基因家族进行了研究。本课题实施3年来已发表SCI论文6篇。已培养硕士1人、博士生2人

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Pathogen-origin horizontally transferred genes contribute to the evolution of Lepidopteran insects.
病原体起源水平转移基因有助于鳞翅目昆虫的进化
  • DOI：
    10.1186/1471-2148-11-356
  • 发表时间：
    2011-12-12
  • 期刊：
    BMC evolutionary biology
  • 影响因子：
    3.4
  • 作者：
    Li ZW;Shen YH;Xiang ZH;Zhang Z
  • 通讯作者：
    Zhang Z
Molecular cloning and characterization of peroxiredoxin 4 involved in protection against oxidative stress in the silkworm Bombyx mori
参与家蚕抗氧化应激的过氧化还原蛋白 4 的分子克隆和表征
  • DOI：
    10.1111/j.1365-2583.2012.01161.x
  • 发表时间：
    2012-12
  • 期刊：
    Insect Mol Biol.
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Shi GQ;QY Yu;L Shi;Z Zhang
  • 通讯作者：
    Z Zhang
Molecular cloning and characterization of ecdysone oxidase and 3-dehydroecdysone-3alpha-reductaseinvolved in the ecdysone inactivation pathway of silkworm, Bombyx mori
家蚕蜕皮激素失活途径中涉及的蜕皮激素氧化酶和3-脱氢蜕皮激素-3α-还原酶的分子克隆和表征
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
  • 期刊：
    Int. J. Biol. Sci
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    Sun W;YH Shen;DW Qi;ZH Xiang;Z Zhang
  • 通讯作者：
    Z Zhang
Burst expansion, distribution and diversification of MITEs in the silkworm genome.
家蚕基因组中 MITE 的爆发式扩增、分布和多样化
  • DOI：
    10.1186/1471-2164-11-520
  • 发表时间：
    2010-09-27
  • 期刊：
    BMC genomics
  • 影响因子：
    4.4
  • 作者：
    Han MJ;Shen YH;Gao YH;Chen LY;Xiang ZH;Zhang Z
  • 通讯作者：
    Zhang Z

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  • 通讯作者：
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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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