利用CRISPR/Cas9双元转基因体系探究家蚕配子生成素结合蛋白基因Bmggnbp2的功能

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作   者：

刘洪锷;  汪丽枝;  刘祖莲;  衣玫妍;  冯启理;  黄勇平;  相辉; 

作者机构：

中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所;  华南师范大学生命科学学院昆虫科学与技术研究所广东省昆虫发育生物学与应用技术重点实验室/广州市昆虫发育调控与应用研究重点实验室; 

关键词：

卵孵化率;  转基因CRISPR;  家蚕;  配子生成素结合蛋白2;  鳞翅目;  精巢; 

期刊名称：

昆虫学报

i s s n：

年卷期：

2021 年 003 期

页   码：

309-317

摘   要：

【目的】配子生成素结合蛋白2（gametogenetin20binding20protein202,20ggnbp2）在哺乳动物配子发生等生殖相关过程中发挥重要作用。本研究以家蚕Bombyx20mori为模型,探究驯化基因ggnbp2的生物学功能,为鳞翅目昆虫中该基因的深入研究提供线索。【方法】在NCBI20GenBank数据库通过序列比对检索到翅目昆虫ggnbp2基因的序列;通过贝叶斯法构建系统发育树进行ggnbp2基因的系统发育分析。根据我们前期研究建立的家蚕-野桑蚕Bombyx20mandarina群体基因组多态性数据,对家蚕中Bmggnbp2进行选择信号分析;利用已发表的基因芯片数据分析Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫中的组织表达特征。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系构建Bmggnbp2敲除突变体,测定分析突变体与对照品系Nos-Cas9在繁殖性状（单雌产卵量和卵孵化率）以及与对照品系U6-Bmggnbp2sgRNA和Nos-Cas9经济性状（全茧重、蛹重和茧壳重）的差异。【结果】ggnbp2在鳞翅目昆虫中广泛存在,且高度保守,并且在家蚕中具有强烈的人工选择信号。Bmggnbp2在家蚕5龄第3天幼虫的脑、卵巢、精巢和丝腺中均高度表达。利用CRISPR/Cas9双元转基因体系成功获取家蚕Bmggnbp2基因的嵌合体敲除突变体△Bmggnbp2。与对照Nos-Cas9精巢的典型肾形不同,突变体△Bmggnbp2的精巢呈椭圆形,并且表面出现一层较厚的黄色覆盖物,但突变体△Bmggnbp2单雌产卵量和卵孵化率与对照品系Nos-Cas9以及全茧重、蛹重和茧壳重与对照U6-Bmggnbp2sgRNA和Nos-Cas9均没有显著差异。【结论】GGNBP2在鳞翅目昆虫中对繁殖的影响可能并没有在哺乳动物中那么至关重要,其具体的作用机制仍需要进一步探讨。