家蚕眠性主基因的定位克隆及分子作用机制研究

家蚕在生长发育过程中容易发生幼虫蜕皮次数的变化，从而形成3眠蚕、4眠蚕、5眠蚕和不眠蚕等不同眠性品系。家蚕眠性在遗传上受第6染色体上24.1位点上的眠性主基因控制，但该基因至今未被克隆。本项目将以3眠蚕和4眠蚕为亲本材料，利用突变基因定位克隆技术分离鉴定家蚕眠性主基因，并在分子、细胞和个体水平上分析验证眠性主基因的功能，探究眠性主基因与家蚕不同眠性品系保幼激素（JH）和蜕皮激素（Ecd）滴度时期变化的相互作用关系，解析温度和光照等环境因素在家蚕眠性形成及眠性主基因表达调控中的分子基础，综合分析并揭示眠性主基因在调控家蚕眠性形成中的分子作用机制。研究结果不仅可为家蚕眠性的人为调节提供理论依据和靶标基因，还将完善昆虫幼虫蜕皮的分子调控机理。

家蚕因为幼虫生长蜕皮次数的差异而形成不同的眠性品系，包括常见的4眠蚕（蜕皮4次，形成5个幼虫龄期）以及多种眠性突变。家蚕眠性是一种遗传性状，且主要受保幼激素（Juvenile hormone，JH）和蜕皮激素（20-hydroxyecdysone, 20E）的协同调控。本项目旨在鉴定调控家蚕眠性形成的新基因，并研究其与JH和20E途径的互作关系。首先，我们从家蚕显性三眠突变（M3）入手，发现该突变是由幼虫2龄初期JH滴度异常升高引起；应用定位克隆方法鉴定了该突变的紧密连锁基因是同源异型盒（homeodomain）基因家族的Scr，并进一步证实Scr转录因子对参与JH合成途径的神经肽及相关酶类基因的转录具有正调控作用。此外，我们通过一系列分子及个体水平的实验，系统证实了两个homeodomain转录因子即Antp和POU-M2能通过蛋白互作来直接调控家蚕20E合成途径限速酶基因Phantom的转录，从而影响20E合成及发育进程。综合来看，本项目首次证实homeodomain转录因子成员通过调控家蚕JH及20E合成途径关键基因的转录来影响其合成水平，进而影响眠性及发育。这些成果无疑丰富了昆虫内分泌激素的合成调控机理。