昆虫是动物界中最早产生翅的种群,同时也是唯一有翅的无脊椎动物类群。翅膀作为昆虫的重要器官,在觅食、寻偶、迁徙、扩大分布和避敌等方面都发挥着重要作用。家蚕是重要的经济昆虫,同时也是农林害虫主要类型鳞翅目昆虫的重要模式生物。对翅发育的研究不仅可以丰富家蚕乃至其他昆虫的翅发育调控理论,也为鳞翅目害虫的生物防治提供了理论支撑。模式生物果蝇的翅发育机制研究较深入,现已明确有EGFR信号通路、Notch信号通路、JAK/STAT信号通路等通路以及Hedgehog（Hh）、Decapentaplegic（Dpp）和Wingless（Wg）等形态发生基因参与调控果蝇翅的形成。JAK/STAT通路是细胞因子信号转导的重要途径,广泛参与果蝇的形态发生、血细胞的增殖分化、免疫等过程。JAK/STAT信号通路在进化中相对保守,在家蚕中发现有与果蝇同源的JAK/STAT通路的基本元件:STAT转录因子Bm STAT、JAK激酶Bm HOP以及负反馈调节作用的调节因子Bm SOCS等基因。果蝇中细胞因子受体DOME作为JAK/STAT信号通路的受体,在整个级联激酶反应中起着至关重要的作用,但是在家蚕中还尚未被报道。本研究以家蚕JAK/STAT信号通路的受体BmDOME基因为靶标,分析了其基因结构、时空表达特征及组织、亚细胞定位特征,并在细胞水平上和个体水平上初步探究了其生物学功能。主要研究结果如下:1.家蚕细胞因子受体BmDOME基因的克隆与生物信息学分析通过氨基酸比对检索分析,我们在家蚕中鉴定到一个与果蝇DOME同源的基因,命名为BmDOME,并克隆获得了该基因c DNA的ORF序列,序列长度为3765 bp,编码1254个氨基酸。通过染色体定位、基因组比较分析发现,该基因位于家蚕第17号染色体上,且仅含有1个外显子,没有内含子。保守结构域分析显示,BmDOME含有2个跨膜结构域,2个细胞因子结合域（CBM）和3个纤连蛋白III型结构域（Fn III）,与果蝇Dm DOME具有相同的保守结构域,推测可能具有相似的功能。随后我们构建了DOME的系统发生树,结果显示,家蚕的细胞因子受体与烟草天蛾的细胞因子受体聚为一支,而与哺乳动物的亲缘关系相对较远。2.家蚕BmDOME基因的表达特征分析与组织定位我们利用q RT-PCR和Western Blot检测BmDOME在家蚕5龄第三天的组织表达情况,结果显示,BmDOME在各组织均有表达,在脂肪体中的表达量最大,在翅原基和性腺中也有一定表达。同时我们利用q RT-PCR进一步分析BmDOME在翅原基的时期表达特征,结果表明,从家蚕幼虫5龄第1天到羽化期间,BmDOME在翅原基中持续表达,游走期表达量增加,而家蚕翅原基在游走期发育较快,推测家蚕BmDOME基因参与了翅原基的发育调控。为了检测BmDOME在个体组织中的具体表达位置,我们利用免疫荧光对表达量较高的脂肪体和翅原基进行组织定位分析,发现BmDOME定位在脂肪体细胞和整个翅原基的细胞膜上。这与在家蚕胚胎细胞系Bm E中的亚细胞定位结果一致。这也说明BmDOME能够作为细胞膜上的受体应答细胞外的信号,从而调控下游信号的传递。3.BmDOME基因影响家蚕细胞的增殖、凋亡为了研究BmDOME基因的生物学功能,我们首先在细胞水平展开实验。在家蚕胚胎细胞系Bm E中过表达BmDOME,检测JAK/STAT信号通路相关基因的情况,结果显示该通路相关基因均上调表达。利用Ed U染色试剂盒检测细胞增殖发现过表达BmDOME的细胞较对照组增殖显著提高,同时细胞周期蛋白相关基因表达量增加。接着我们又研究了过表达BmDOME对细胞凋亡的影响,利用Hoechst染色检测细胞凋亡情况,结果显示,过表达BmDOME的凋亡细胞比例显著低于对照组,同时q RT-PCR结果显示,凋亡相关基因Caspase1、Caspase3、Caspase8等均下调表达,表明过表达BmDOME,细胞凋亡受到抑制。我们通过RNAi干涉BmDOME基因进一步验证其功能。细胞水平干涉BmDOME后,BmDOME的RNA表达量和蛋白表达量显著下降,JAK/STAT信号通路相关基因均下调表达。Ed U染色试剂盒对细胞进行染色观察后发现,与对照组相比,干涉BmDOME的荧光细胞数显著下降,细胞增殖受到抑制,细胞周期相关基因也下调表达。利用Hoechst染色检测细胞凋亡情况,结果显示,干涉BmDOME的凋亡细胞比例显著高于对照组,细胞凋亡明显增加,同时q RT-PCR检测细胞凋亡相关基因Caspase1、Caspase3、Caspase8均上调表达,说明干涉BmDOME,促进了细胞凋亡。4.敲除BmDOME转基因品系的构建与表型分析为了进一步研究BmDOME基因的功能,我们利用CRISPR/Cas9系统,对家蚕BmDOME基因进行敲除。首先构建了BmDOME转基因g RNA载体,然后显微注射到胚胎期的卵中,在G1代个体中进行荧光筛选获得BmDOME转基因g RNA阳性个体,将其与全身性过表达Cas9蛋白的家蚕杂交,通过对杂交后代荧光筛选获得g RNA和Cas9双阳性家蚕。通过基因组检测,我们发现双阳性个体的基因组中BmDOME基因与野生型相比发生了不同片段的缺失。进一步对其蛋白的表达情况进行Western Blot检测,结果显示,与野生型相比,双阳性家蚕BmDOME蛋白的表达量显著下调。结果表明我们成功获得了敲除BmDOME的转基因家蚕,我们将其命名为KO-BmDOME。对转基因敲除家蚕进行观察,我们发现,敲除个体的蛹翅成囊泡状,等到化蛾时,存在部分无法蜕皮的现象,蚕蛾的翅呈现一定程度的缺失和皱缩。同时我们发现,敲除个体的蛾子生殖腺发育异常,无法正常交配。随后我们又统计了转基因敲除家蚕的经济性状,结果表明,与野生型相比,雌雄个体的茧层量没有发生变化,而蛹重有所下降。为了探究BmDOME转基因敲除家蚕翅发育异常的机制,我们利用q RT-PCR检测KO-BmDOME和野生型家蚕翅原基中细胞周期蛋白基因以及凋亡相关基因的表达,结果显示,与野生型相比,BmDOME转基因敲除家蚕细胞周期蛋白基因Cyclin A、Cyclin B、Cyclin D等均下调表达,而凋亡基因Caspase1、Caspase3、Caspase8等均上调表达。根据以上结果我们推测BmDOME基因可以通过影响JAK/STAT信号通路来调控细胞增殖和凋亡过程,从而影响翅原基的发育。综上所述,我们鉴定了家蚕JAK/STAT信号通路的受体BmDOME,并对其基因序列、时空表达特征以及亚细胞定位情况进行了分析,并在细胞水平以及个体水平上验证了BmDOME基因可以通过调控JAK/STAT信号通路的活性从而调控细胞增殖和凋亡,进一步影响家蚕翅的发育。本研究初步阐明了家蚕BmDOME基因的生物学功能,这不仅为家蚕翅的发育调控提供新的思路,也为其它鳞翅目昆虫的DOME基因功能研究提供了参考,进一步验证了JAK/STAT信号通路在家蚕中在翅原基发育调控中的保守性。后续研究可能通过敲除鳞翅目害虫DOME基因,从而实现对农林业上引起极大危害的昆虫的生物防治。