近期國外重要學術期刊發表的蠶桑學相關論文簡介

近期國外重要學術期刊發表的蠶桑學相關論文簡介

1.Y?suke Kondo1，Shinichi Yoda1，Takayuki Mizoguchi1，Toshiya Ando1，Junichi Yamaguchi1，Kim?iko Yamamoto2，Yutaka Banno3，Haruhiko Fujiwara1.（1.Department of Integrated Biosciences，Graduate School of Frontier Sciences，University of Tokyo，Kashiwa，Chiba 277-8562，Japan；2.Division of Ap?pliedGenetics，Institute of Agrobiological Science，Na?tional Agriculture and Food Research Organization，Tsukuba，Ibaraki 305-8634，Japan；3.Institute ofGe?netic Resources，Graduate School of Bioresource and Bioenvironmental Science，Kyushu University，Fukuo?ka，Fukuoka 812-8581，Japan）.Toll ligand Sp?tzle3 controls melanization in the stripe pattern formation in caterpillars.Proceedings of the National Academy of Sciences，www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1707 896114，2017，1-6.

題目：Toll配體Sp?tzle3調控了毛蟲斑紋圖案形成過程中的黑化作用

斑紋圖案在各種毛蟲中是一種常見的警戒色或偽裝色，然而這種在生態上非常重要的圖案是如何形成的呢，仍知之甚少。家蠶顯性突變體Ze?bra（Ze），在其每個體節的背段前緣具有一個黑色條帶。本文繪制了3135個家蠶幼蟲的精細連鎖圖，顯示負責Ze位點的一個63 kb區域內含有Toll配體基因Sp?tzle3（spz-3）等3個候選基因。電穿孔介導的異位表達和RNA干涉實驗證明，在這些候選基因中，只有spz-3處理后能夠誘導黑色素沉著，并且Toll-8是spz-3的受體基因。另一種家蠶突變體Striped（ps）斑紋更寬，本試驗證明上述Toll受體/配體組合同樣參與了該突變體的黑化作用。此外，敲除其他5個spz家族基因和10個Toll-相關基因，并沒有使兩種突變體的色素發生顯著變化，這也暗示僅spz-3/Toll-8主要參與黑化過程而不是斑紋形成。下游色素基因yellow在Ze突變體斑紋區域發生特異性上調，但spz-3并未表現出這種區域特異性表達模式。之前已知Toll信號通路參與了先天免疫、腹背軸形成和神經營養功能，本研究直接證明Toll信號通路能控制毛蟲黑化過程及適應性斑紋形成。

（李曉童整理，時連根校審）

2.Ryosuke Otsuki1，Masafumi Yamamoto2，Erika Matsumoto1，Shin-ichi Iwamoto1，Hideki Sezutsu3，Ma?sumi Suzui4，Keiko Takaki1，5，Keiji Wakabayashi6，Ha?jime Mori1，5，Eiji Kotani1，5（1.Department of Applied Biology，Kyoto Institute of Technology，Sakyo-ku，Kyo?to 606-8585，Japan；2.International Council for Lab?oratory Animal ScienceMonitoring Center，Central In?stitute for Experimental Animals，3-25-12 Tonoma?chi，Kawasaki-ku，Kawasaki 210-0821，Japan；3.Transgenic SilkwormResearch Unit，Institute of Agro?biological Sciences，National Agriculture and Food Research Organization，Tsukuba，Ibaraki 305-8634，Japan；4.Departmentof Molecular Toxicology，Gradu?ate School of Medical Sciences，Nagoya City Universi?ty，1 Kawasumi，Mizuho-cho Mizuho-ku，Nagoya 467-8601，Japan；5.TheCenter for Advanced Biology，Kyoto Institute of Technology，Sakyo-ku，Kyoto 606-8585，Japan；6.Graduate Division of Nutritional and EnvironmentalSciences，University of Shizuoka，52-1 Yada，Suruga-ku，Shizuoka 422-8526，Japan）.Bioen?gineered silkworms with butterfly cytotoxin-modified silk glands produce sericin cocoons with a utility for a new biomaterial.Proceedings of the National Acade?my of Sciences，2017，114：6740-6745.

題目：利用蝴蝶細胞毒素改性絲腺的生物工程家蠶生產的絲膠繭能作為一種新生物材料

摘要：特定組織發生功能障礙的轉基因生物，在眾多生物應用和機制研究中非常重要。然而，由于某些物種活細胞在蛋白表達（如細胞毒素）方面遇到的挑戰仍未克服，導致模式動物組織特異性功能異常的生物工程操作進展緩慢。本文設計并利用轉基因家蠶后部絲腺表達了菜粉蝶細胞毒素pierisin-1A（P1A）。P1A是細胞凋亡誘導因子pierisin-1的同系物，但其DNA ADP核糖轉移酶活性要低于pierisin-1，同時P1A在家蠶來源的培養細胞中表達能誘導某些蛋白合成的抑制。利用轉基因技術使具有酶活性的外源P1A結構域在家蠶后部絲腺成功表達，此時家蠶絲腺并未出現與凋亡有關的形態學變化，但外觀異常明顯。導入截短的P1A導致后部絲腺功能異常，此時后部絲腺不能產生絲素蛋白。轉基因家蠶所結蠶繭只含有膠狀的糖蛋白絲膠，其中可溶性絲膠能用來制備水凝膠。胚胎干細胞能在該水凝膠中維持未分化狀態，添加細胞因子可使水凝膠中的細胞開始增殖。因此，靶向P1A基因表達的轉基因技術能使家蠶產生有用的生物學性狀，該技術具有很好的應用前景。

（李曉童整理，時連根校審）

3.Jing Zhang1，Danso Blessing1，Chenyu Wu1，Na Liu1，Juan Li1，Sheng Qin1，2，Muwang Li1，2（1.School of Biotechnology，Jiangsu University of Sci?ence and Technology，Zhenjiang，Jiangsu，China；2.TheSericultural Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Science，Zhenjiang，Jiangsu，China）.Comparative transcriptomes analysis of the wing disc between two silkworm strains with different size of wings.PLoS ONE，2017，12（6）：e0179560.

題目：兩個翅大小不同的家蠶品種翅原基比較轉錄組分析

摘要：家蠶的翅由翅原基發育而來，家蠶品種不同翅形也不盡相同。本文選取翅發育正常的P50品種和小翅品種U11，鑒定了影響家蠶翅發育的關鍵因子。在預蛹期第1、2、3天解剖家蠶翅原基進行轉錄組測序，獲得基因表達譜。P50家蠶與U11家蠶相比，共有628個基因具有表達差異，其中324個基因表達量上調，304個基因表達量下調。這些差異基因通過GO富集分析能夠注釋到5個GO類集下，KEGG富集分析能將這些差異基因富集到5個信號通路中。其中鑒定到3個通路與翅發育相關，這3個通路分別是“氨基糖和核酸糖代謝通路”、“蛋白酶體信號通路”和“Hippo信號通路”。采用qRTPCR方法對富集通路中代表性基因的表達進一步進行驗證，結果與轉錄組測序結果高度一致。這也證明了本研究鑒定到的顯著差異基因可能參與了家蠶翅大小發育的調控。另外，一些KEGG富集通路可能參與了翅形成的調控。本研究為進一步研究家蠶翅發育奠定了基礎。

（李曉童整理，時連根校審）

4.Jianying Li1，2，Fang Cai2，Xiaogang Ye2，Jian?she Liang3，Jianke Li4，Meiyu Wu2，Dan Zhao2，Zhen?dong Jiang2，Zhengying You2，Boxiong Zhong2（1.In?stitute of Life Sciences，College of Life and Environ?mental Sciences，Hangzhou Normal University，Hang?zhou 310036，China；2.College of Animal Sciences，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China； 3.College of Environmental&Resource Sciences，Zheji?ang University，Hangzhou 310058，China；4.Institute of Apicultural Research，Chinese Academy of Agricul?tural Sciences，Beijing 100081，China）.Comparative proteomic analysis of posterior silk glands of wild and domesticated silkworms reveals functional evolu?tion during domestication.Journal of Proteome Re?search，2017，16：2495?2507.

題目：家蠶與野蠶的后部絲腺比較蛋白質組學分析揭示了家蠶馴化中的功能性進化

摘要：飼養野蠶用來生產絲綢的歷史在中國可以追溯到約5000年前。家蠶的產絲量相比野蠶有了很大提高，但絲腺功能性進化的分子基礎仍然未知。本研究利用自由標記（label-free）鳥槍法蛋白質組學定量分析，鑒定到1028個和822個蛋白在五齡3天和5天野蠶后部絲腺中表達，其中128個蛋白存在表達差異。生物信息學分析證明，隨著后部絲腺發育，表達上調蛋白主要與核糖體通路相關，這與之前家蠶中的報道相似。此外，篩選到50個蛋白在家蠶和野蠶間存在表達差異，這些蛋白可能涉及野蠶的馴化過程。有趣的是，家蠶較野蠶表達上調蛋白主要集中于核糖體通路，該通路與細胞大小和翻譯能力密切相關。本論文暗示野蠶馴化中后部絲腺的功能性進化，是通過強化有利的信號通路以提高每個細胞絲蛋白合成效率而提高產絲量來驅動的。

（李曉童整理，時連根校審）

5.Miwa Uchibori-Asano1，Takumi Kayukawa1，Hideki Sezutsu1，Tetsuro Shinoda1，Takaaki Daimon1，2，（1.Institute of Agrobiological Sciences，National Agri?culture and Food Research Organization，Owashi 1-2，Tsukuba，Ibaraki，305-8634，Japan；2.Department of Applied Biosciences，Graduate School of Agriculture，Kyoto University，Kitashirakawa Oiwakecho，Sakyoku，Kyoto 606-8502，Japan）.Severe developmental timing defectsin theprothoracicotropic hormone（PTTH）-deficient silkworm，Bombyx mori.Insect Biochemistry and Molecular Biology，2017， 87（2017）：14-25.

題目：促前胸腺激素缺陷家蠶發生嚴重的發育時序缺陷

摘要：昆蟲神經肽促前胸腺激素（PTTH）能觸發前胸腺合成和釋放蛻皮激素，因而控制蛻皮和變態的時序。PTTH的生理功能及其在前胸腺中有關的信號通路研究較為充分，但PTTH對于蛻皮激素合成和昆蟲發育是否是必需的，目前仍不清楚。為了解決這個問題，本文建立并鑒定了家蠶PTTH敲除品系。發現PTTH敲除品系在幼蟲期和蛹期會發生嚴重的發育延遲。PTTH敲除品系的幼蟲期表型可歸為以下3類：（1）2齡發育阻滯，（2）4齡幼蟲變態發育早熟（較正常型早發育一個齡期），（3）5個幼蟲齡期結束后變態發育產生正常大小蠶蛹。PTTH敲除幼蟲血淋巴中的蛻皮激素滴度峰值顯著降低，峰值出現時間延遲，這表明幼蟲發育延遲是由于前胸腺蛻皮激素合成減少和延遲導致的。除了這些缺陷，PTTH敲除個體蛻皮激素會維持在較低的基底水平，表明PTTH的主要作用在于蛻皮期上調蛻皮激素在前胸腺的合成，PTTH缺失會導致蛻皮激素維持在基底水平。作者同時發現PTTH敲除個體中涉及蛻皮激素合成的基因及蛻皮激素信號通路相關基因的mRNA表達顯著下降。本研究為PTTH并非發育必需，但能協調生長和發育時間提供了遺傳學證據。

（李曉童整理，時連根校審）

6.Baosheng Zeng1，2，Yuping Huang1，Jun Xu1，2，Takahiro Shiotsuki3，Hua Bai4，Subba Reddy Palli5，Yongping Huang1，X Anjiang Tan1（1.Key Laborato?ry of Insect Developmental and Evolutionary Biology，Institute of Plant Physiology and Ecology，ShanghaiIn?stitutes for Biological Sciences，Chinese Academy of Sciences，Shanghai 200032，China；2.University of Chinese Academy ofSciences，Beijing 100049，Chi?na；3.National Agriculture and Food Research Orga?nization，Institute of Agrobiological Sciences，Division of Insect Science，1-2 Owashi，Tsukuba，Ibaraki 305-8634，Japan；4.Department of Genetics，Develop?ment，and CellBiology，Iowa State University，Ames，Iowa 50011；5.Department of Entomology，Universi?ty of Kentucky，Lexington，Kentucky 40546-0091）.The FOXO transcription factor controls insect growth and development by regulating juvenile hormone deg?radation in the silkworm，Bombyx mori.Journal of Bi?ological Chemistry，2017，292（28）：11659–11669.

題目：家蠶FOXO轉錄因子通過調節保幼激素降解來控制家蠶生長發育

摘要：FOXO是胰島素信號通路末端的轉錄因子，在各種生物中能夠調控多種生理過程，包括調節昆蟲的生命周期。然而，FOXO是如何通過與激素信號互作而調節昆蟲生長發育的，目前仍知之甚少。本文利用基于轉基因技術的CRISPR/Cas9系統，制成了家蠶FOXO突變體用以揭示FOXO在鱗翅目昆蟲發育中的生理功能。發現家蠶FOXO突變體從1齡開始發育延遲，變態發育出現早熟，4齡末期化蛹（三眠蠶）而不是正常的5齡末期化蛹。然而，與之前報道的變態發育早熟是由于家蠶突變體保幼激素不足導致的不同，FOXO突變體整個幼蟲期發育時間與正常家蠶類似。外源添加20-羥基蛻皮酮或保幼激素類似物能拯救三眠蠶表型。RNA測序和基因表達分析表明，FOXO突變體中保幼激素降解基因表達上調，而不是之前認為的合成基因表達上升。另外，在保幼激素降解酶編碼基因的啟動子區域鑒定到若干FOXO結合位點。這些證據表明，FOXO不能調控保幼激素合成，但能夠調控保幼激素降解，并能通過進一步調控激素穩態來控制家蠶生長發育。本文揭示了FOXO通過調控保幼激素信號來控制昆蟲發育這一關鍵作用。

（李曉童整理，時連根校審）

7.Xinhai Ye1，Liwen Yang2，David Stanley3，Fei Li1，Qi Fang1（1.Ministry of Agriculture Key Lab of Molecular Biology of Crop Pathogens and Insects，Zhejiang University，866Yuhangtang Road，Hangzhou，310058，China；2.Department of Entomology，Col?lege of Plant Protection，NanjingAgricultural Universi?ty，Nanjing，210095，China；3.Biological Control of Insects Research Laboratory，USDA/ARS，Columbia，MO，65203，USA）.Two Bombyx mori acetylcholines?terase genes influence motor control and development in different ways.Scientific Reports，2017，7：4985

題目：家蠶兩個乙酰膽堿酯酶基因通過不同方式影響運動控制和發育

摘要：乙酰膽堿酯酶能夠催化乙酰膽堿分解，因而終止突觸傳遞。在大多數昆蟲中存在兩個乙酰膽堿酯酶（AChE，EC 3.1.1.7）編碼基因：乙酰膽堿酯酶編碼基因1（ace1）編碼突觸酶，乙酰膽堿酯酶編碼基因2（ace2）在許多昆蟲如二化螟和小菜蛾中具有其他必需功能。家蠶有著超過兩千年的馴化歷史，其ace基因在歷史上并沒有暴露于殺蟲劑的危害之下。本研究檢測了家蠶兩個ace基因（BmAce1和BmAce2）的功能差異。定量PCR分析證明，BmAce1在肌肉中表達量很高，而BmAce2在各組織中均有表達，但在頭部表達量較高。分別利用化學合成的siRNA抑制兩個基因表達，發現兩個基因siRNA注射后表達量能夠降低13-75%，AChE活性相比正常型降低32-85%。與siBmAce1處理組20%致死率相比，BmAce2沉默表達會導致約26%個體致死，致死率更高，致死也更快。盡管兩個基因沉默表達均會導致運動障礙、發育遲緩和產絲量降低，但BmAce1沉默表達對運動控制和發育的影響比BmAce2更大。綜上所述，兩個BmAce基因功能必需，但生物學意義不同。

（李曉童整理，時連根校審）

8.Daiki Fujinaga1，Yusuke Kohmura2，Naoki Okamoto2，Hiroshi Kataoka1，Akira Mizoguchi2（1.De?partment of Integrated Biosciences，Graduate School of Frontier Sciences，The University of Tokyo，Kashi?wa，Chiba 277-8562，Japan；2.Division of Biological Science，Graduate School of Science，Nagoya Universi?ty，Nagoya 464-8602，Japan）.Insulin-like growth fac?tor（IGF）-like peptide and 20-hydroxyecdysone reg?ulate the growth and development of the male genital disk through different mechanisms in the silkmoth，Bombyx mori.Insect Biochemistry and Molecular Bi?ology，2017，87：35-44.

題目：胰島素樣生長因子類似肽和20-羥基蛻皮酮通過不同機制調控雄蠶生殖盤的生長發育

摘要：蛻皮激素在昆蟲蛻皮和變態發育的調控過程中發揮了關鍵作用。然而，化蛹后蛻皮激素調控成蟲器官生長發育的機制目前仍知之甚少。最近作者等發現了一種化蛹后由20-羥基蛻皮酮（20E）控制分泌的胰島素樣生長因子類似肽IGFLP，大量IGFLP存在于家蠶蛹-成蟲發育的血淋巴中，這暗示了IGFLP多肽在調控家蠶成蟲組織生長中的重要作用，并推測包括器官芽在內的成蟲組織的生長發育是由IGFLP和20E共同控制的。本研究利用間接體內培養雄蠶生殖盤，檢測了IGFLP和20E的生長促進作用，并進一步分析了細胞信號通路對激素功能的調控。發現20E能誘導生殖盤伸長，兩種激素以添加劑的形式促進蛋白合成，IGFLP和20E分別通過胰島素/胰島素生長因子信號通路和絲裂原活化蛋白激酶信號通路發揮功能。本研究證明生殖盤的生長發育是由IGFLP和20E共同調控的。

（李曉童整理，時連根校審）