家蚕Piwi亚家族基因的克隆、表达及进化分析

作     者：刘飞玲 廖珍 洪喜雄 彭睿智 肖花美 李飞 LIU Fei-Ling;LIAO Zhen;HONG Xi-Xiong;PENG Rui-Zhi;XIAO Hua-Mei;LI Fei

作者机构：宜春学院生命科学与资源环境学院江西省作物生长发育调控重点实验室江西宜春336000 浙江大学昆虫科学研究所杭州310058 南京农业大学植物保护学院南京210095 

出 版 物：《环境昆虫学报》 (Journal of Environmental Entomology)

年 卷 期：2022年第44卷第4期

页      面：838-849页

学科分类：0710[理学-生物学] 090504[农学-特种经济动物饲养（含：蚕、蜂等）] 07[理学] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 071007[理学-遗传学] 

基　　金：国家自然科学基金(31760514) 江西省自然科学基金青年基金(20181BAB214012)。 

主　　题：家蚕 Piwi亚家族蛋白 分子克隆 进化分析 表达谱 

摘      要：为克隆家蚕Bombyx mori Piwi亚家族蛋白基因cDNA全长序列,分析其分子特征和表达模式,探究Piwi亚家族蛋白在家蚕中的生理功能,本研究利用已知物种的Piwi亚家族蛋白搜索家蚕基因组,预测获得家蚕Piwi亚家族蛋白基因siwi1和siwi2,采用RACE技术克隆siwi1和siwi2的全长cDNA序列,利用ORFfinder、Gene-Explorer、InterPro等分析其分子特征;其次,利用已知的所有物种Piwi蛋白及其类似物Piwil构建系统发育树;最后,通过荧光定量PCR技术检测了siwi1和siwi2在丝腺、马氏管、中肠、头部、卵巢和精巢以及不同发育时期(卵、1~5龄幼虫、蛹、成虫)的表达水平,结果显示,克隆获得了siwi1 cDNA全长3277 bp,包含部分5′UTR、完整的开放阅读框ORF和3′UTR,获得了siwi2的部分序列,其中siwi1对应BmPiwi,siwi2对应BmAgo3。系统发育结果显示,家蚕Piwi亚家族蛋白与乳草长蝽Oncopeltus fasciatus、黑腹果蝇Drosophila melanogaster、橘小实蝇Bactrocera dorsalis、优雅蝈螽Gampsocleis gratiosa、斯氏按蚊Anopheles stephensi、褐飞虱Nilaparvata lugens的PIWI蛋白以及东亚飞蝗Locusta migratoria的PIWI2和PIWI3蛋白亲缘关系最近,和三疣梭子蟹Portunus trituberculatus的PIWI2和PIWI3同为一支。家蚕AGO3蛋白与小菜蛾Plutella xylostella的AGO3亲缘关系最近,与西方玉米根虫Diabrotica virgifera virgifera、白蜡窄吉丁Agrilus planipennis的AGO3及东亚飞蝗Locusta migratoria的PIWI1同属一支,与橘小实蝇Bactrocera dorsalis的AGO3同属一总支。组织表达结果表明BmPiwi在精巢表达水平显著高于其他组织,其次是卵巢及头部,而BmAgo3在头部表达水平显著高于其他组织。BmPiwi和BmAgo3在卵期表达量最高,但在初孵幼虫中表达量迅速下降,并在整个幼虫时期都维持低表达状态,直至蛹期开始表达量出现大幅回升,并维持高水平表达至成虫期。本研究发现BmPiwi和BmAgo3在家蚕中的表达具有明显的时空特异性,在生殖组织以及需要进行大量细胞活动的时期,家蚕Piwi亚家族蛋白基因的表达均发生了明显的变化,为进一步探测家蚕Piwi亚家族的生理功能提供了研究方向和理论基础。