IBMB：揭秘“七彩柞蚕”，谭安江团队阐明蓝色柞蚕的体色形成机制

    柞蚕（Antheraea pernyi）是原产于我国的绢丝昆虫，因喜食柞树叶而得名。柞蚕也是极具中国特色的重要经济昆虫，中国的柞蚕茧产量占世界总产量的90%以上。柞蚕丝质地强韧、光泽独特；柞蚕蛹高蛋白、高营养，具有极高的经济和食用价值。经过长期的人工选择和自然进化，柞蚕幼虫的体色呈现出黄色、蓝色、绿色和红色等多种类型，被称为“七彩柞蚕”，是研究昆虫色素合成、转运和代谢的理想模型。体色在昆虫个体伪装、温度调节和物种识别等方面发挥着重要作用，是影响其生存适应性的重要性状。前期研究表明，昆虫体色主要由黑色素、蝶呤、以及植物来源的类胡萝卜素和类黄酮等色素决定，然而在自然界中相对罕见的蓝色体色形成机制尚未得到解析。已有发现证实昆虫的蓝色或蓝绿色体色与胆绿素（Biliverdin）的积累有关，但相关的分子机制仍不清晰。

    该研究通过对不同体色的柞蚕品系开展基因组和转录组学分析，在柞蚕中鉴定了6个胆绿素结合蛋白基因（ApBBP1-6）。其中ApBBP1基因在蓝色品系幼虫表皮中高度表达，而在白色品系中几乎完全不表达。基因组比较分析发现，相较于蓝色品系，白色品系的ApBBP1基因位点存在约3.9 kb的基因组序列缺失，导致蛋白编码序列提前终止。为了确认ApBBP1基因的功能，研究团队首次在柞蚕中建立了CRISPR/Cas9基因编辑体系，并在蓝色柞蚕品系中成功敲除了ApBBP1基因，结果显示敲除后幼虫表皮蓝色几乎完全消失。进一步的代谢组分析发现突变体幼虫表皮中的胆绿素含量显著下降。以上结果证明ApBBP1对胆绿素在表皮中的积累至关重要并直接决定了蓝色体色的形成。此外，分子对接分析结果表明，ApBBP1与胆绿素分子的结合能力明显高于其他同源蛋白，从而进一步证明单个胆绿素结合蛋白即可调控昆虫蓝色体色的形成。研究成果为理解昆虫体色多样性的进化机制提供了新线索，也为昆虫体色调控提供了技术手段，在昆虫遗传育种、生态进化研究等领域具有广泛应用前景。

    该研究近日以“A single biliverdin-binding gene governs blue pigmentation in the silkmoth Antheraea pernyi”为题，发表于昆虫学期刊Insect Biochemistry and Molecular Biology。江苏科技大学太阳集团、农业农村部家蚕遗传改良重点实验室刘晓静博士为第一作者，沈阳农业大学刘彦群教授为共同通讯作者，江苏科技大学谭安江教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

    https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0965174826000573