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柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖合成酶基因的表达变化

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昆虫学报 2016年第9期59卷 938-947页

作者：黄伶孙良振王勇汝玉涛 Muhammad IRFAN 姜义仁石生林杨瑞生李喜升秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心沈阳110866 辽宁省蚕业科学研究所辽宁凤城118100

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数... 详细信息

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖合成酶(trehalose-6-phosphate synthase,TPS)基因,并对其进行组织表达分析,探讨该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达规律,为阐明柞蚕滞育期间碳水化合物代谢规律与蛹滞育解除的关系提供数据支持。【方法】利用PCR及3'RACE技术从柞蚕幼虫脂肪体组织中克隆得到TPS基因,并进行生物信息学分析;RT-PCR检测该基因在柞蚕幼虫各组织中的表达分布,进一步采用Real-time PCR分析柞蚕滞育蛹解除滞育过程中该基因在脂肪体组织和血淋巴中的表达量变化。【结果】克隆获得柞蚕海藻糖合成酶基因并命名为ApTPS。其开放阅读框长2 487 bp,编码828个氨基酸,蛋白预测分子量为93.19 k D,等电点(p I)4.61;无信号肽,无跨膜区。蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中;蛋白质结构域分析表明,ApTPS有两个保守功能区:TPS(第22-497位氨基酸)和TPP(第532-772位氨基酸)。组织特异性分析表明,ApTPS基因在柞蚕幼虫脂肪体中表达量最高;柞蚕解除滞育过程中,ApTPS在脂肪体和血淋巴中的表达量均有所升高,且显著高于对照组(P<0.05),但血淋巴中表达量的升高滞后于脂肪体。【结论】结果提示ApTPS参与了柞蚕蛹滞育中碳水化合物代谢调控并在其中发挥重要作用,与柞蚕蛹滞育解除关系密切。

关键词：柞蚕滞育海藻糖合成酶基因表达滞育解除

柞蚕海藻糖酶在蛹解除滞育和发育期的基因表达特征及酶活力变化研究

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柞蚕海藻糖酶在蛹解除滞育和发育期的基因表达特征及酶活力变化研...

柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖酶基因的表达变化分析

中国蚕学会第九届青年学术研讨会

作者：王德意汝玉涛王勇姜义仁秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心

滞育（Diapause）是昆虫重要的生理状态,主要表现为生长发育的停滞和生理活动的降低,昆虫在解除滞育时,海藻糖酶在糖代谢过程中发挥着重要作用,它可以催化海藻糖分解生成葡萄糖用于昆虫糖酵解或转换成葡萄糖-6-磷酸等中间产物用于其它... 详细信息

滞育（Diapause）是昆虫重要的生理状态,主要表现为生长发育的停滞和生理活动的降低,昆虫在解除滞育时,海藻糖酶在糖代谢过程中发挥着重要作用,它可以催化海藻糖分解生成葡萄糖用于昆虫糖酵解或转换成葡萄糖-6-磷酸等中间产物用于其它代谢过程。为研究柞蚕蛹解除滞育及发育过程中的糖类代谢规律,克隆柞蚕Antheraeapernyi海藻糖酶（Trehalose）基因,命名为ApTre2（GenBank登录号:KU977457）。其开放阅读框（ORF）长为1 932 bp,编码643个氨基酸,推测其蛋白分子量为74 kD,等电点（p I）为5.82;具有15个氨基酸的信号肽序列;在线跨膜结构域预测显示,ApTre2的3′端有一段约23aa的跨膜区,蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中。同源序列比对与系统进化树分析表明,ApTre2与其他鳞翅目昆虫的海藻糖酶相似度较高。半定量（RT-PCR）检测该基因在5龄幼虫多个组织中均有表达,其中体壁、生殖腺、肌肉和马氏管中的表达量较高。以一化性柞蚕滞育蛹脂肪体组织为材料,采用实时定量PCR（q PCR）研究长光照（17L︰7D）解除柞蚕蛹滞育解除及蛹发育过程中ApTre2基因的表达规律,结果表明ApTre2基因在滞育期表达量较低,随着滞育的解除表达量逐渐升高,28 d达到最高（约2.7倍）,后期逐渐降低,35 d降到最低（约0.7倍）,42d其表达量再次急剧升高（约2.3倍）并在之后的几天呈下降趋势,而此阶段正是柞蚕蛹羽化较为集中的阶段。利用3,5-二硝基水杨酸法检测脂肪体中海藻糖酶活性,结果显示解除滞育过程中该酶活性逐渐升高,21 d达到最高,后逐渐降低,35 d表达量最低,42 d再次升高,与ApTre2基因的表达规律相类似。本研究结果表明ApTre2基因及其酶活性变化与柞蚕蛹滞育解除及发育过程中糖类物质的调控密切相关,并在其中发挥着重要作用。

关键词：柞蚕滞育海藻糖酶基因表达

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柞蚕蛹解除滞育过程中海藻糖酶基因的表达变化分析

柞蚕蛹滞育和滞育解除过程中海藻糖酶基因表达模式及酶活力分析

第十二届家（柞）蚕遗传育种暨良种繁育学术研讨会

作者：黄伶汝玉涛孙良振王勇姜义仁秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心辽宁省蚕业研究所

滞育(Diapause)是昆虫重要的生理状态,主要表现为生长发育的停滞和生理活动的降低。研究滞育的调控对了解昆虫的生物学特性,害虫的综合治理及经济昆虫的合理利用具有重要意义。柞蚕是我国特有的泌丝昆虫,以蛹滞育。柞蚕蛹进入滞育后代... 详细信息

滞育(Diapause)是昆虫重要的生理状态,主要表现为生长发育的停滞和生理活动的降低。研究滞育的调控对了解昆虫的生物学特性,害虫的综合治理及经济昆虫的合理利用具有重要意义。柞蚕是我国特有的泌丝昆虫,以蛹滞育。柞蚕蛹进入滞育后代谢活动降低,但随着滞育的解除,柞蚕蛹体内代谢变化显著。海藻糖(Trehalose)作为昆虫的血糖,是一种非还原性双糖,对于生物的能量代谢和抗逆等方面具有重要的作用。海藻糖酶(Trehalase,简称Treh)可将海藻糖水解为葡萄糖,参与昆虫体内的能量代谢。目前,昆虫体内已发现两类海藻糖酶,分别是可溶性海藻糖酶(Treh1)和膜结合型海藻糖酶(Treh2)。本研究重点关注Treh2在柞蚕蛹滞育解除过程中表达量的变化,为揭示滞育解除过程中糖类物质的调控提供数据支持。以柞蚕蛹脂肪体mRNA为模板,采用RT-PCR技术扩增获得了柞蚕膜结合型海藻糖酶基因Ap-Treh2。采用半定量PCP检测该基因在5龄柞蚕幼虫的组织分布,并进一步采用qPCR技术分析该基因在柞蚕滞育蛹解除滞育过程中的表达变化。结果表明,Ap-Treh2的开放阅读框长为1932 bp,编码643个氨基酸,推测其蛋白分子量为74 kD,等电点(pI)为5.82,具有15个氨基酸的信号肽序列,在线跨膜结构域预测显示,Ap-Treh2的3′端有一段约23 aa的跨膜区,蛋白质亚细胞定位预测该蛋白定位于细胞质中。多重序列比对结果显示柞蚕Treh2与来自甜菜夜蛾(Spodoptera exigua),棉铃虫(Helicoverpa armigera),斜纹夜蛾(Spodoptera litura),家蚕(Bombyx mori)及大红斑蝶(Danaus plexippus)的同源海藻糖酶氨基酸序列具有较高的相似度。组织特异性分析发现该基因在柞蚕幼虫多个组织中均有表达,脂肪体和马氏管中的表达量较高;长光照(17 hL︰7 hD)处理柞蚕滞育蛹,检测表明Ap-Treh2基因在滞育期表达量较低,随着滞育的解除表达量逐渐升高且显著高于自然光对照组(P<0.05),后期逐渐降低并稳定,雄蛹中表达量的升高滞后于雌蛹。柞蚕海藻糖酶是调控海藻糖代谢的重要酶,研究Treh在柞蚕滞育蛹解除过程中的作用,有助于从分子水平揭示昆虫解除滞育过程中碳水化合物的代谢调控规律。

关键词：柞蚕海藻糖酶滞育基因表达

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昆虫学报 2018年第7期61卷 784-794页

作者：王德意汝玉涛王勇马月月那爽孙良振姜义仁秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心沈阳110866 东北农业大学生命科学学院哈尔滨150030

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖酶(trehalase,Treh)基因,探讨该基因在柞蚕蛹滞育和滞育解除过程中的表达模式与海藻糖酶活力变化,为阐明柞蚕蛹滞育期间糖代谢机制提供参考。【方法】利用RT-PCR技术从柞蚕蛹中克隆获得海藻糖酶... 详细信息

【目的】克隆柞蚕Antheraea pernyi海藻糖酶(trehalase,Treh)基因,探讨该基因在柞蚕蛹滞育和滞育解除过程中的表达模式与海藻糖酶活力变化,为阐明柞蚕蛹滞育期间糖代谢机制提供参考。【方法】利用RT-PCR技术从柞蚕蛹中克隆获得海藻糖酶基因,并对其进行生物信息学分析。采用半定量RT-PCR检测长光照(17L∶7D)处理后的滞育解除柞蚕蛹与对照滞育蛹不同组织中该基因的表达谱;采用实时定量PCR(qPCR)分析其在长光照下滞育解除过程中柞蚕蛹脂肪体中的相对表达量变化。利用3,5-二硝基水杨酸法检测脂肪体中海藻糖酶活力的变化,同时采用蒽酮比色法测定其血淋巴中海藻糖含量。【结果】克隆获得柞蚕3个海藻糖酶基因,分别命名为ApTreh1A,ApTreh1B和ApTreh2(GenBank登录号分别为:KU977455,KU977456和KU977457),开放阅读框(ORF)全长分别为1 797,1 635和1 932 bp,分别编码598,544和643个氨基酸。同源序列比对与系统进化树分析表明,ApTreh1A和ApTreh1B为可溶型海藻糖酶(Treh S),ApTreh2为膜结合型海藻糖酶(Treh M)。半定量RT-PCR检测发现,各组织中ApTreh2比ApTreh1的分布更广且表达量更高。qPCR检测发现,ApTreh1A和ApTreh1B在长光照处理后的柞蚕蛹脂肪体中,21 d时表达量都表现出快速升高[分别是对照组(12L∶12D)的2倍和4.7倍],28 d与35 d时下降,42 d时表达量再次升高;ApTreh2随着滞育的解除表达量逐渐升高,28 d时达到最高(约为对照组的2.7倍),42 d时又出现一个小高峰(约2.3倍),后期逐渐下降。长光照下脂肪体中海藻糖酶活力逐渐升高,21 d时达到最高(约18.5 U),35 d时降到最低(约11.2 U),42 d时其酶活力再次略微升高,之后呈下降趋势,与基因表达变化趋势一致。蛹血淋巴中海藻糖含量在长光照条件下呈现出升高趋势,21 d时达到最高,在整个发育时期的含量比对照组要高。【结论】本研究结果表明柞蚕蛹滞育解除过程中海藻糖酶基因表达的变化与蛹脂肪体中海藻糖酶活性、蛹血淋巴中海藻糖含量的变化趋势呈一致性,提示海藻糖酶基因的表达响应在柞蚕蛹滞育解除中发挥重要作用。

关键词：柞蚕滞育海藻糖酶海藻糖基因表达酶活力

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基因组编辑技术在昆虫上的研究进展

辽宁林业科技 2016年第6期 47-50,58页

作者：孙良振周敬林曾军汝玉涛王德意孙影沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁沈阳110866

基因组编辑技术是近年来发展出的一项对基因定向敲除与敲入的新技术,现行的基因编辑技术主要有人工核酸酶介导的锌指核酸酶(ZFNs)技术和转录激活样效应因子核酸酶(TALENs)技术及RNA介导的成簇间隔短回文重复系统(CRISPR/Cas9)等。这3种... 详细信息

基因组编辑技术是近年来发展出的一项对基因定向敲除与敲入的新技术,现行的基因编辑技术主要有人工核酸酶介导的锌指核酸酶(ZFNs)技术和转录激活样效应因子核酸酶(TALENs)技术及RNA介导的成簇间隔短回文重复系统(CRISPR/Cas9)等。这3种技术在基因编辑方面各有特色,该文就目前这3种主要基因编辑技术的特点、原理和方法,介绍了该技术在昆虫学上的应用,为未来昆虫领域的相关研究提供参考与借鉴。

关键词：基因组编辑技术锌指核酸酶转录激活样效应因子核酸酶

圆柱结构中的环向SH波及洞体内表面波不存在性讨论

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应用力学学报 2024年第2期41卷 382-391页

作者：邓良玉曹小杉汝艳西安理工大学土木建筑工程学院工程力学系西安710048

目前有关圆柱结构中的环向SH波研究仅限于实心柱体与圆柱壳体结构。由于无法直接获得圆柱洞体中传播的SH表面波的解析解,对比研究了实心柱体和多种不同类型的圆柱壳体中的环向SH波,从波结构、应变能密度幅值分布与壳体厚度的关系讨论洞... 详细信息

目前有关圆柱结构中的环向SH波研究仅限于实心柱体与圆柱壳体结构。由于无法直接获得圆柱洞体中传播的SH表面波的解析解,对比研究了实心柱体和多种不同类型的圆柱壳体中的环向SH波,从波结构、应变能密度幅值分布与壳体厚度的关系讨论洞体内SH表面波的存在性。建立柱坐标系下均匀弹性材料与功能梯度材料环向SH波的波动方程;分别求得方程的贝塞尔函数解和幂级数渐近解;进一步计算得到其频散曲线、波结构与应变能密度幅值。结果表明:幂级数方法可用于计算圆柱型结构中的变系数波动方程,且具有较高的精度;圆柱型结构中环向SH波的能量集中在外表面或次外表面,并随着壳体厚度的增加,能量集中现象更为明显;通过应变能密度幅值分布规律推论出圆柱洞体内表面无法传播环向SH表面波。最后,针对均质结构和梯度结构,采用反证法证明了无法得到满足洞体内SH表面波衰减条件的解析解,从而证明了该推论。

关键词：环向SH波贝塞尔函数幂级数渐近解波结构应变能密度

蜕皮激素受体和超气门蛋白基因在柞蚕发育过程及激素诱导后的表达模式

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蚕业科学 2017年第4期43卷 594-602页

作者：汝玉涛王勇周敬林王德意马月月姜义仁高清秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心沈阳110866 黑龙江蚕蜂技术指导总站哈尔滨150086

昆虫蜕皮激素受体和超气门蛋白形成的异源二聚体介导蜕皮激素信号,起始包括转录因子表达在内的蜕皮级联反应,从而使昆虫进入蜕皮和变态等生命过程。克隆了柞蚕的2个蜕皮激素受体相关基因,命名为Ap EcRB1(Gen Bank登录号:KY411159)和Ap U... 详细信息

昆虫蜕皮激素受体和超气门蛋白形成的异源二聚体介导蜕皮激素信号,起始包括转录因子表达在内的蜕皮级联反应,从而使昆虫进入蜕皮和变态等生命过程。克隆了柞蚕的2个蜕皮激素受体相关基因,命名为Ap EcRB1(Gen Bank登录号:KY411159)和Ap USP1(Gen Bank登录号:KY411160)。2个基因的ORF序列全长分别为1 758 bp、1 401 bp,编码585个、466个氨基酸。半定量RT-PCR检测这2个基因除在柞蚕幼虫血淋巴中不表达之外,在其他组织中均有表达,在丝腺和脂肪体中的表达量较高。实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析2个基因在幼虫蜕皮前及化蛹前后呈现大幅度上调表达的规律。注射20-羟基蜕皮甾酮(20E)诱导启动滞育蛹的发育,结果诱导组的滞育蛹经过17 d羽化,比对照组滞育蛹提早羽化。滞育蛹中2个基因的表达量在注射20E后均明显下降,其中Ap EcRB1在蛹发育后期的12 d内一直处于较低水平,但羽化前期其表达量急剧上升,蛹发育16 d(羽化前1 d)达到最高;Ap USP1基因的表达量从注射后8 d开始升高,至16 d时达到最高。以上研究结果丰富了柞蚕变态发育过程中蜕皮激素调控作用的分子信息。

关键词：柞蚕蜕皮激素受体蛋白超气门蛋白基因克隆表达模式

柞蚕己糖激酶基因的组织表达特征及在解除滞育和蛹发育期的表达与酶活性变化

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蚕业科学 2017年第5期43卷 773-781页

作者：汝玉涛王勇王德意周敬林曾军朱绪伟姜义仁秦利沈阳农业大学生物科学技术学院辽宁省昆虫资源工程技术研究中心沈阳110866 河南省蚕业科学研究院郑州450008

昆虫能够将消化吸收的葡萄糖在脂肪体中转化为海藻糖或作为糖原储存,当机体需要能量时,海藻糖再转化为葡萄糖进入糖酵解途径,己糖激酶(hexokinase,HK)是在此转化过程合成中间代谢物葡萄糖-6-磷酸的限速酶。为研究柞蚕蛹解除滞育及发育... 详细信息

昆虫能够将消化吸收的葡萄糖在脂肪体中转化为海藻糖或作为糖原储存,当机体需要能量时,海藻糖再转化为葡萄糖进入糖酵解途径,己糖激酶(hexokinase,HK)是在此转化过程合成中间代谢物葡萄糖-6-磷酸的限速酶。为研究柞蚕蛹解除滞育及发育过程中的糖类代谢规律,克隆了柞蚕2个己糖激酶同工酶基因,分别命名为Ap HK1和Ap HK2(Gen Bank登录号:KY624592,KY624593)。2个基因的ORF全长分别为1 455 bp、1 362 bp,编码484、453个氨基酸。系统进化分析柞蚕HK1和HK2蛋白分布于2个不同的进化分支,不同种类昆虫的同一类型HK具有更高的同源性。柞蚕5龄幼虫各组织中,2个HK基因在脂肪体中的表达水平都较高,Ap HK2在各组织中均有表达,分布比Ap HK1更广,且在中肠、肌肉内也有较高表达。以一化性柞蚕滞育蛹的脂肪体组织为材料,采用qRT-PCR分析长光照(17 h/d)处理解除柞蚕蛹滞育及蛹发育过程中HK基因的表达规律,结果表明:2个HK基因的表达量在处理后21 d明显升高,其中Ap HK2的表达量升高了3.1倍;化蛹后42 d,Ap HK1的表达量升高了2.8倍,而Ap HK2的表达量无显著变化。同时测定蛹脂肪体中己糖激酶的活性在长光照处理下高于对照组,前期呈现上升趋势,处理后28 d达到最高值,此后逐渐下降并于处理后35 d趋于稳定;测定蛹血淋巴中葡萄糖含量呈先下降后上升的趋势,这与脂肪体中己糖激酶的活性具有相关性。研究结果显示柞蚕滞育蛹解除滞育及发育过程中己糖激酶基因表达上调,在蛹发育中期己糖激酶酶活力及葡萄糖含量之间呈现出互补关系,即己糖激酶的活性增强,血淋巴中葡萄糖的含量减少。

关键词：柞蚕己糖激酶基因克隆表达特征幼虫组织滞育解除蛹发育酶活性

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柞蚕大型茧黄蚕新品种“沈黄1号”的选育

柞蚕大型茧黄蚕新品种“沈黄1号”的选育