基于光節(jié)律誘導(dǎo)的家蠶孵化節(jié)律及分子機制研究.pdf

1、昆蟲的孵化、羽化和產(chǎn)卵等生命活動都表現(xiàn)出典型的時間節(jié)律性，這種節(jié)律行為受到內(nèi)源生物鐘的溫度、光周期等授時因子的直接影響，并與多種激素和酶類的活性有關(guān)，但其調(diào)控作用機制目前尚不清楚。
　　家蠶是鱗翅目模式昆蟲，其孵化行為不僅是影響蠶業(yè)生產(chǎn)的重要經(jīng)濟性狀，也對鱗翅目害蟲防治具有重要意義。目前為止，還沒有從生物種授時信號輸入途徑研究家蠶孵化節(jié)律的報道。為此，本文在研究室家蠶生物鐘授時分子作用機制研究的基礎(chǔ)上，調(diào)查了基于光節(jié)律誘導(dǎo)的家蠶孵

2、化節(jié)律出現(xiàn)過程中相關(guān)基因的表達譜和酶活性的變化，并研究了其與蠶卵晝夜節(jié)律生物鐘授時信號輸入途徑核心基因表達的關(guān)系，結(jié)果如下：
　　1、家蠶在LD12:12環(huán)境孵化具有嚴(yán)格的時間節(jié)律
　　家蠶二化性品種C108冷藏浸酸活化卵，在恒溫25℃、RH75-85%環(huán)境中，黑暗（0:24LD）或恒明（24:0LD）條件下的孵化沒有明顯的日節(jié)律，而12h光照與12h黑暗交替條件下（12:12LD）具有明顯的日節(jié)律，孵化時間集中在光照后8h

3、內(nèi)，其它的時間幾乎不孵化。
　　2、孵化相關(guān)基因及其酶類可能調(diào)節(jié)家蠶卵孵化
　　孵化相關(guān)酶活測定結(jié)果表明，在孵化峰值前，消化和軟化卵殼的孵化樣酶（BmHEL）酶活性在孵化峰出現(xiàn)時顯著提高，而幾丁質(zhì)酶(CHT)酶活性變化趨勢呈現(xiàn)U型圖，具有明顯的日節(jié)律。孵化相關(guān)基因表達譜調(diào)查結(jié)果顯示，在12:12LD條件下，孵化樣酶基因（BmHel）、幾丁質(zhì)酶基因（Cht）和觸發(fā)孵化動作的蛻皮激素受體基因（Ecr）在孵化峰值時都有表達量顯著上

4、調(diào)，且在孵化過程中具有明顯日節(jié)律性振蕩現(xiàn)象，而在黑暗或恒明條件下，3個基因在蠶卵孵化過程中都未出現(xiàn)日節(jié)律振蕩。暗示受光照誘導(dǎo)的基于Ecr基因表達上調(diào)，可能提高了蛻皮激素作用活性，引發(fā)了BmHEL和Cht基因表達上調(diào)，通過提高BmHEL酶活性和CHT酶在明暗交替瞬間高表達共同引發(fā)了家蠶孵化行為，而CHT酶活性則在孵化峰出現(xiàn)前的晝夜周期中，已經(jīng)開始對明暗交替的光來臨保持了很高的敏感性。
　　3、晝夜節(jié)律生物鐘基因的表達與家蠶卵孵化節(jié)律

5、具有高度一致性
　　Real-time PCR調(diào)查的生物鐘基因表達譜結(jié)果顯示，光授時因子信號輸入途徑的晝夜節(jié)律核心生物鐘基因Cry1、Cry2、Per和Tim的mRNA水平與孵化峰值的變化趨勢高度一致，12:12LD條件下呈現(xiàn)出經(jīng)典的振蕩節(jié)律變化；Western-blot的方法調(diào)查的蛋白水平顯示，CRY1、CRY2、PER蛋白在孵化峰值表達量上調(diào)，而TIM蛋白的表達量降低，且CRY1、CRY2和PER蛋白在孵化峰值前有振蕩節(jié)律變化