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昆虫抗菌肽是昆虫免疫诱导产生的一系列小分子多肽,对昆虫的抗病能力起着重要的作用。昆虫抗菌肽具有杀菌能力强、抗菌谱广等特点,而引起人们的普遍关注。家蚕作为支撑蚕丝产业的重要经济昆虫,因此提高其抗病性的研究对提高蚕丝生产有着重要的意义。家蚕是鳞翅目昆虫中的模式生物,国内外研究者已经对家蚕的抗菌肽做了大量的研究工作,发现家蚕中存Cecropin、Moricin、Attacin、Defencin、Gloverin、Lebocin这六大类抗菌肽基因,这些基因对家蚕的抗病能力应该发挥着重要的作用。近年来,随着基因工程技术的发展,通过转基因手段培育抗病性强的新品种成为新的育种研究方向,人们把昆虫抗菌肽基因导入动植物染色体,已经获得了抗病性强的转基因动植物,为选育高抗性的动植物品种作出了重要的探索。
本研究基于本实验室构建的家蚕转基因技术平台,选择对革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌有抗菌活性的家蚕Moricin2基因(NCBI LOCUS:AB006915.1)和对革兰氏阴性菌有抗菌活性的家蚕Lebocin3基因(NCBI LOCUS:AB003035),构建转基因表达载体并导入家蚕基因组中,探索转内源性抗菌肽基因后对家蚕抗菌能力和生长发育的影响。本研究获得的如下结果:
1.抗菌肽转基因表达载体的构建
将主要在家蚕脂肪体表达的SDH启动子与Morcin2基因构建成融合转基因表达载体pBac[3×P3-EGFP+SDH-Mor];将Lebocin3基因分别与SDH启动子或在家蚕全身广谱表达的IE1启动子构建成两个融合转基因表达载体,即pBac[3×P3-DsRed+IE1-Leb]和pBac[3×P3-DsRed+SDH-Leb]。
2.转基因蚕的制作与分子检测
将构建好的pBac[3×P3-EGFP+SDtt-Mor]、pBac[3×P3-DsRed+IE1-Leb]和pBac[3×P3-DsRed+SDH-Leb]3个转基因表达载体通过蚕卵显微注射后,在G1代进行荧光筛选,分别得到40、30、36头荧光蚕。
对每个阳性转基因家蚕品系随机抽取一个个体进行Southern blot检测,分析结果表明,目的基因表达盒都已经整合到家蚕基因组上,即成功构建了SDH-Mor、IE1-Leb和SDH-Leb转基因系。
3.转基因家蚕中Moricin2和Lebocin3抗菌肽基因的表达分析
抽提3个转基因系和对照的脂肪体总RNA,合成cDNA后进行半定量RT-PCR检测,结果表明:(1)SDH-Mor和对照脂肪体中Moricin2基因mRNA的相对表达量分别为0.72±0.018和0.43±0.0093,Moricin2基因mRNA相对表达量提高差异极显著;(2)IE1-Leb、SDH-Leb和对照脂肪体中Lebocin3基因mRNA的相对表达量分别是0.73±0.015、0.71±0.017和0.42±0.0091,两个转基因系中Lebocin3基因mRNA的相对表达量比对照显著提高,但是两个转基因系间差异不显著。
4.转基因蚕的抗菌能力分析和生长发育情况观察
对SDH-Mor转基因系和对照2龄起蚕添食苏云金芽孢杆菌,试验结果表明,当苏云金芽孢杆菌浓度为1.25×108个/mL,时,SDH-Mor转基因系比对照对苏云金芽孢杆菌的抗性提高了约24.4%。
对IE1-Leb转基因系和SDH-Leb转基因系与对照2龄起蚕添食E.coli,实验结果显示,当E.col浓度为1.4×109个/mL时,IE1-Leb转基因系和SDH-Leb转基因系对E.coli的抗性比对照分别提高了约20.57%和13.9%。
对转基因家蚕的生长发育情况进行观察,没有发现明显的异常现象。