基于AMP、MP技术的家蚕遗传纯合系构建及其杂种优势分子机理研究

家蚕是农业生产中利用杂种优势最早的生物，杂交种的推广应用是蚕业史上开创性的技术进步，极大地促进了茧丝产质量的提高。但是，家蚕杂种优势形成的分子机理研究有待深入，有性生殖条件下获得遗传上的家蚕纯合系较难。本项目利用非减数分裂孤雌生殖（AMP，Ameiotic Parthenogenesis）"和减数分裂孤雌生殖（MP，Meiotic Parthenogenesis）等技术，分别构建后代雌雄所有个体基因型（除W染色体外）完全相同的中、日系遗传纯合系，杂交获得"真杂种"F1代（True hybrid），将为研究基因表达、性状形成、杂种优势机理等提供新的资源。以不同发育时期的丝腺为材料，利用家蚕全基因组芯片技术，分析双亲与F1代的基因表达变化，对差异表达基因进行聚类分析和功能分类，探讨家蚕杂种优势形成的分子机理，将进一步完善有关家蚕杂种优势的理论，为充分利用杂种优势提供丰富的遗传信息。

为了研究家蚕杂种优势的分子机理，针对有性生殖条件下获得遗传上的家蚕纯合系比较困难的问题，利用非减数分裂孤雌生殖（AMP，Ameiotic Parthenogenesis）”和减数分裂孤雌生殖（MP，Meiotic Parthenogenesis）等技术，分别构建了后代雌雄所有个体基因型（除W 染色体外）完全相同的中、日系遗传纯合系“无9×无9MP”、“无14×无14MP”，杂交获得“真杂种”F1 代（True hybrid）。以中、日系遗传纯合系与杂交F1代的五龄第3天、第5天、熟蚕的丝腺为材料，利用基因表达谱技术，分析F1与双亲的基因表达变化，对差异表达基因进行功能分类与通路分析，并对杂种优势的分子机理进行探讨。此外，项目组以非减数分裂孤雌生殖系（AMP系）及其原始有性生殖系为材料，在转录组与蛋白质组水平开展了AMP发生的分子机理研究。取得以下主要进展：（1）对F1代与双亲之间的差异表达基因进行GO富集与显著性分析发现，部分差异表达基因涉及蜡质合成与代谢、脂肪酰基辅酶A还原活性等生物学功能，可能与家蚕的抗性有关，提高了F1代的生长发育优势；部分差异表达基因涉及核糖体生成、细胞核、胞外区、G蛋白偶联受体等生物学功能，可能与家蚕幼虫的大量丝蛋白合成有关，提高了F1代全茧量等茧质性状。KEGG通路分析与GO注释的结果相互之间取得了很好的验证，表明更好的抗性与更活跃的蛋白合成机制可能是杂种优势形成的主要原因。（2）对热激前后的AMP系与原始亲本有性生殖系未受精卵的转录组分析发现，差异表达基因主要涉及到生殖、卵壳形成、雌配子产生、细胞发育等生物学功能，为阐明家蚕AMP发生的分子机理提供新的思路。（3）对热激诱导过程中AMP系与原始亲本有性生殖系的未受精卵、蚁蚕的蛋白质组分析发现，卵内 Ran-GTP 结合核蛋白、肌动蛋白解聚因子是纺锤体重新形成的关键因素；在蚁蚕中差异表达的肌动蛋白、表皮蛋白和信息结合蛋白等则表明两品系的蚁蚕发育进度存在差异。项目研究期间发表SCI论文2篇，已完成预期目标。