桑叶代谢物对家蚕的影响及其与家蚕味觉受体相互作用的初探

作     者：唐佳琪 

作者单位：西南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何宁佳

授予年度：2022年

学科分类：090504[农学-特种经济动物饲养（含：蚕、蜂等）] 0905[农学-畜牧学] 09[农学] 

主      题：桑叶代谢物质 家蚕 味觉受体 双电极电压钳 

摘      要：养蚕业作为一项历史悠久的中国传统特色产业,为尽快适应高速发展的现代经济,正努力向着省力化的人工饲料养蚕模式转型。为实现这一转变最关键的是从家蚕的食性入手,使家蚕能够适应人工饲料从而实现全龄期人工饲料育,降低劳动力成本,获取更大的经济收益。而在家蚕食性方面起关键作用的要素之一为家蚕味觉受体,目前对于家蚕味觉受体的研究还相对较少,对其主要作用机制尚不清楚。本研究希望通过研究家蚕味觉受体与桑叶主要代谢物质之间的互作关系,能够有助于解析家蚕食性分子机制,为解释家蚕与桑叶之间特殊依存关系提供实验基础,也能为改善人工饲料育蚕提供理论基础。本研究提取出四类桑叶代谢物质并探究其对家蚕幼虫生长发育的影响,再筛选出家蚕幼虫口器中相对高量表达的五个家蚕味觉受体基因,进一步采用爪蟾卵母细胞结合双电极电压钳系统对这五个家蚕味觉受体的功能进行研究,初步探究家蚕味觉受体与桑叶代谢物质之间的相互作用关系。主要研究结果如下:1、桑叶代谢物质对家蚕生长发育的影响从桑叶中提取出黄酮类、生物碱类、三萜类和多糖类代谢物质,对三龄家蚕开始进行添食实验,观察它们对家蚕生长发育的影响。结果表明:上述四类桑叶代谢物质都会对家蚕生长发育产生影响,其中桑叶黄酮类物质会降低五龄家蚕的生长率和食物利用率;生物碱类物质则会显著增加家蚕的取食量、生长率、食物利用率和食物转化率;三萜类物质会增加三龄家蚕的生长率、食物利用率和食物转化率,但会降低五龄时的生长率和食物利用率;多糖类物质则会显著增加三龄家蚕的取食量,会增加五龄时的取食量、生长率和食物转化率。这四类桑叶代谢物质都会降低五龄家蚕的消化率。研究结果同时也显示家蚕对不同种类的桑叶代谢物有取食偏好性,探究家蚕味觉受体是如何识别桑叶代谢物质显得尤为重要。2、家蚕味觉受体基因的筛选及跨膜结构域分析筛选出在家蚕口器中相对高量表达的五个候选家蚕味觉受体基因,分别是:Bm Gr22,Bm Gr43,Bm Gr53,Bm Gr61和Bm Gr63。在跨膜结构域预测网站(https://***/Deep TMHMM)对其结构域分析结果表明:Bm Gr22,Bm Gr53和Bm Gr63具有7个跨膜结构域,而Bm Gr43和Bm Gr61有6个跨膜结构域,均符合味觉受体家族的结构特征。克隆这五个候选家蚕味觉受体基因的全长序列并连接到克隆载体上,以便进行下一步的功能验证。3、家蚕味觉受体功能研究将五个候选家蚕受体基因的全长序列构建到爪蟾卵细胞表达载体p T7Ts上,体外转录合成相应的c RNA后成功在爪蟾卵母细胞中异源表达了这五个家蚕味觉受体基因,再用桑叶提取物对卵母细胞进行浸润刺激,期间用双电极电压钳对电流变化进行记录。结果发现,Bm Gr43,Bm Gr53和Bm Gr63这三个家蚕味觉受体对桑叶代谢物质的反应较为强烈,而Bm Gr22的反应强度相对较弱。这一结果表明在家蚕取食桑叶过程中,家蚕味觉受体与桑叶代谢物存在相互作用关系,而且Bm Gr43,Bm Gr53和Bm Gr63在此过程中发挥了重要功能。这一结果为深入研究家蚕味觉受体功能及家蚕味觉感受机制提供一定实验基础,有助于明确家蚕食性机制,为改良人工饲料育蚕提供理论依据。