西南大学蚕学与系统生物学研究所近日完成了家蚕伴性赤蚁突变基因定位克隆研究,并将成果发表于国际著名学术期刊美国《国家科学院院刊》(PNAS)。这一研究成果揭示了巧克力色蚁蚕的基因突变之谜,为科学家深层次认识昆虫色素提供重要的参考作用。

  家蚕刚孵化时形如蚂蚁,故称蚁蚕。正常蚁蚕体色为黑色,伴性赤蚁突变纯合型具有巧克力色的体色,且在胚胎后期具有温敏致死效应。经典遗传学研究表明,该突变位点位于家蚕的性染色体Z上,与性别连锁,不但可以利用该突变色区分雌雄个体,而且因为温度敏感致死,成为调控家蚕性别的重要靶标基因。

  据介绍,自蚁蚕温敏性发现以来的10余年间,研究者们为克隆该基因做出了不懈的努力,但仍然没有获得有关该基因的任何片段。西南大学蚕学与系统生物学研究所家蚕基因组研究创新团队成员刘春等在国家“973”计划的资助下,与日本合作,根据家蚕基因组研究结果,通过定位克隆的方法,对该基因分离群体进行连锁分析,最后锁定了伴性赤蚁突变基因所在区域。

  科研人员经过努力,最终确定了该突变为家蚕酪氨酸羟化酶基因调控区域突变所致:在伴性赤蚁突变及等位致死突变中,两个不同类型的转座子分别通过重组替换和插入方式破坏该基因的转录调控序列,导致家蚕酪氨酸羟化酶基因的表达量急剧减少。

  西南大学蚕学与系统生物学研究所家蚕基因组的研究结果表明,酪氨酸羟化酶的表达量减少是伴性赤蚁突变幼虫形成巧克力色表皮的直接原因;同时,该基因的表达量过少还将导致伴性赤蚁致死突变品种不能孵化。

  研究者认为,黑色素与其他色素一起构成了昆虫,特别是蝴蝶丰富的斑纹和体色。事实上,昆虫斑纹和体色随季节和环境的变化而变化,是一个很普遍的自然现象。有趣的是,昆虫的斑斓的色彩,不仅仅是拟态、寻偶和适应环境等的需要。家蚕伴性赤蚁突变机制表明,色素代谢的紊乱,对昆虫往往是致命的。

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