2012CB114600 家蚕关键品质性状分子解析及分子育种基础研究 - 图(4)

有力的研究队伍；二是各个承担单位建设了高水平的研究平台，并形成了各自的特色和优势；三是完成了前一期项目各项研究任务，建立了较为完善的平台技术，关键性状研究取得了突破。特别是，本期项目及时吸纳了从国外回国的华南师范大学冯启理教授和中科院上海生命科学研究院植物生理生态研究所李胜研究员两个优秀团队以及多名学术骨干，进一步加强了传统家蚕研究力量与模式昆虫（果蝇）和害虫防治研究力量的交叉整合，研究力量得到大幅度提升。

在工作保障方面，先后召开了多次全国性家蚕基础研究讨论会，统一了学术认识和研究思路，确立了有机的整体方案，形成了有效的协作机制。各成员单位均开展了具体的前期研究。通过国际学术交流和国际合作项目，与世界高水平研究机构建立了稳定的合作关系，为本项目的开展提供了良好的国际合作空间。此外，通过农业部行业技术体系，建立了国家蚕桑产业技术研发中心和技术研发服务网络，将有力支撑本项目成果的转化和应用。我们相信，通过立项，集成优势，紧密合作，完全可以在家蚕基础研究上做出更大更出色的标志性成果，为丝绸之路增添异彩，为中华民族产业的发展做出历史性贡献。

5．课题设置

按总体研究目标和思路，将本项目分解为6个课题进行，具体目标和主要研究内容如下：

课题1：蚕丝蛋白合成分子调控与蚕丝品质形成机理解析

研究目的：定位克隆与产丝量和丝品质相关的重要突变基因，探明家蚕发育主控信号对家蚕前部、中部和后部丝腺发育与细胞功能的异化关系，剖析蚕丝蛋白编码基因转录调控网络与调控机制，阐释决定家蚕产丝量和蚕丝主要工艺性状形成的分子机理。该课题为项目的核心。

研究内容：

（1）家蚕产丝量和丝品质相关突变基因克隆与功能研究

一个新突变基因的获得，往往会导致一条控制重要生物性状的新机制的发现。在长期自然和人为选择过程中，积累了大量的家蚕突变品系，有关突变基因遗传研究基础相当扎实。在这些家蚕突变资源中，报道与蚕丝合成相关的近30个品系，其中相当一部分都保存至今，弥足珍贵。其中，与蚕丝产量相关的有5个，包括薄纸茧（flc，3连锁群-49.0座位（下同），后部丝腺分泌能力低下）、裸蛹（Nd，25-0.0，不分泌丝素）、丝胶茧（Nd-s，14-19.2，丝素轻链不能合成）和裸蛹b（Nd-b，遗传座位未知，丝腺退化）等；与蚕丝品质相关的有5个，绵茧（Fl，7-32.1，茧层浮松）和软茧（Sc，遗传座位未知，茧层柔软似绵）等；与蚕茧颜色相关的有12个，包括黄色、绿色、锈色等系列；与蚕营茧行为相关的有4个，包括破风茧和吐平板丝等。上述突变除裸蛹（Nds）基因已被定位克隆（编码基因外显子）外，其余突变基因和机制都不清楚。如能分离克隆这些突变基因，极有可能为家蚕丝蛋白合成研究和分子机制研究打开突破口。 前期项目重点建立了基于SNP标记的图位法克隆体系，并已经克隆或者精细定位了5个突变基因，其中包括与茧丝产量相关的裸蛹基因（Nd）和品质相关突变绵茧基因（Fl），均已被锁定到数百K距离，候选基因不超过10个。这两个突变具有重要的研究价值：首先，这两个突变基因座位都与具体的编码基因相去甚远，因此不可能是编码基因突变；其次，从候选基因的情况看，推测与激素和丝腺细胞发育信号相关。因此，本期项目将选一些与产量和质量相关重要突变，配制定位材料，通过高密度SNP标记，精细定位并分离克隆突变基因，重点通过对突变性状产生的分子机理研究，寻找家蚕丝蛋白合成调控中的信号通路，探索其与

蚕丝产量和品质形成的关系。

（2）家蚕丝腺发育调控与丝蛋白编码基因表达的空间特异性

家蚕丝腺是起源于外胚层的器官，发生在胚子最长期和反转期。丝腺细胞仅在胚胎期发生10次细胞分裂。幼虫期，丝腺细胞不再发生分裂，至5龄后期，一个丝腺细胞核内DNA的复制次数达到29～30次，细胞核内的DNA量增加至107μg和214μg，分别相当于原来的54万倍或108万倍。以满足后期丝蛋白大量合成的需要。

丝腺细胞分化不但形成了功能特异的前、中和后部三个部分，而且决定了丝蛋白编码基因表达的空间特异性。项目将研究胚胎期丝腺细胞形成和分化，研究不同丝腺部位分子结构特征与功能的关系。丝蛋白编码基因存在着一些关键的顺式作用元件，我们将重点研究丝蛋白编码基因顺势作用元件Pax4、Pax6、FOX类的转录因子结合位点的功能。挖掘未知转录因子对丝蛋白编码基因的转录调控关系，鉴定家蚕丝蛋白编码基因与转录空间特异性相关的顺式作用元件，以阐明家蚕丝蛋白合成空间特异性的分子机制，并探索通过转录因子或者顺式作用元件的改造，提高丝产量或者改变蚕丝组分的可能性。

（3）家蚕丝腺发育调控与丝蛋白编码基因转录的时期特异性形成机理 家蚕在孵化之后，就具有合成少量丝蛋白的能力。幼虫各个生长龄期后部丝腺都能检测到丝素mRNA的转录；但是在眠期却没有丝素mRNA表达，表现为反复的“开与关”特征。当幼虫发育到末龄第3天，丝腺开始大量合成丝蛋白，直至幼虫期结束，丝蛋白充满整个丝腺腔体，以后则进入吐丝营茧期，表明家蚕丝蛋白合成具有严格的时期特异性。丝纤维三个组要组分，即丝素重链H、丝素轻链L和P25具有严格的比例（H:L:P25=6:6:1），这是形成丝素蛋白小体并最终形

成丝纤维的决定性因素，表明不同丝蛋白编码基因的表达量调控具有协调性。 目前为止，已发现了几个丝腺特异因子，如SGF-1和SGF-3，它们参与了丝胶基因及丝素基因的转录调控。但其它几个重要的转录因子，如SGF-2、SGF-4及PSGF等却还未鉴定，它们很可能与丝素基因调控相关。前期项目在丝蛋白编码基因上游鉴定了两个与转录因子BR-C Z4和BR-C Z1结合的重要位点。BR-C是一个含有BTB蛋白结合结构域及1-4个锌指结构的转录因子，具有4种蛋白异构体，它是蜕皮激素的重要初级反应基因，并对家蚕的蜕皮和变态期基因的转录调控起着重要的作用。研究还发现，BR-C的表达时期与丝蛋白的表达时期是相反的，很可能与丝蛋白基因的上游结合位点序列结合，抑制丝素基因在眠期的表达。以此为基础，本期项目将重点研究家蚕丝蛋白主要编码基因上游顺式作用元件与激素信号系统之间的相互作用关系，结合本项目课题3，研究激素受体及各下游应答因子对丝蛋白合成的调控作用机制，阐明家蚕丝蛋白合成的时期特异性和不同丝纤维蛋白组分协同调控性对产丝量的影响。

（4）家蚕丝产量和丝品质形成机理

一般认为，家蚕产丝能力受多个基因调控并具有伴性遗传特征，而部分茧丝品质具有较高的遗传力。本部分研究将产丝量和品质形成机制的阐明作为重点，主要包括三个研究内容： 首先是定位和克隆产量主性状候选基因。家蚕的产丝性状主要包括茧重、茧层量和茧层率等指标，是长期以来育种工作的主要选择对象，虽然有不少提高但机制形成不明。前期项目中，我们利用高产品种“菁松”和低产品系“兰10”为材料，通过自交，分别得到这两个品系20代以上的自交系。然后利用近19万个SNP位点，对该材料进行了全面扫描，初步获得了全茧重、茧层量和丝长等性状显著密切相关的QTL位点，而茧层率也具有潜在的QTL位

点。本期项目将在此基础上，进一步加大样本数量和标记密度，对主要产量性状主效QTL进行精细定位，并克隆分离主要基因或者调控区域，通过分子生物学手段，研究这些基因或者调控序列对家蚕产丝量的影响和作用机制。 其次是解析蚕丝主要成分蛋白的晶体结构。尽管我们知道蚕丝纤维由丝素 …… 此处隐藏：2197字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……