剂量补偿效应(dosage compensation effect)是指在XY型性别决定的生物中平衡X连锁基因在两种性别中的有效剂量的遗传效应。不少生物,如哺乳类动物、果蝇、线虫等的剂量补偿机制已经研究的比较清楚。而目前有关家蚕剂量补偿机制的研究报道较少。家蚕的剂量补偿机制是其性别调控机制的重要部分,其研究对完善家蚕性别调控网络具有重要意义。本实验室先前已制作了家蚕全基因组芯片,最近又完成了家蚕基因组精细图的绘制。为了确定家蚕中Z染色体上的基因是否存在剂量补偿,本研究利用家蚕全基因组芯片,检测了Z染色体基因在雌雄中的mRNA表达水平,分析家蚕剂量补偿。获得的主要结果如下:1.鉴定了位于家蚕Z染色体上的579个基因。其中490个基因具有功能注释,57个为未知功能或假设蛋白等基因,还有32个基因与GenBank蛋白质数据库中的蛋白质无任何相似性。分析显示具有功能注释的基因主要功能为结合活性、催化活性和运输活性等。2.利用家蚕全基因组芯片检测了家蚕雌雄不同组织或器官中z染色体基因的表达情况。采用的组织或器官包括精巢、卵巢、以及分雌雄的体壁、马氏管和头。为了更好地重复所获结果,精巢、卵巢、雌雄头和雌雄前中部丝腺分别进行了3次生物学重复,雌雄体壁和雌雄马氏管各进行了2次和4次生物学重复;同时,进行Cy5和Cy3荧光交换实验消除系统误差。检测结果发现Z染色体中314个基因在性腺中表达,180个在体壁中表达,186个在头中,155个在马氏管中和132个在前中部丝腺表达。3.在性腺中表达的314个基因中78%的基因M:F的比值大于1,在体壁中,这比例为90%,在头中为85%,在马氏管中为74%,在前中部丝腺中为65%。这结果表明家蚕Z染色体基因在雌雄中表达量的比值大部分大于1,即家蚕Z染色体基因在雄中表达量整体上高于雌中表达量。t检验显示家蚕Z染色体基因在雄中表达量显著高于雌中,即家蚕缺乏剂量补偿机制来消除由于Z染色体数目在雌雄中差异而导致的基因表达差异。4.采用M:F的比值将Z染色体基因分成三类:雄偏向性基因(M:F值≥1.5)、雌偏向性基因(M:F值＜0.5)和无偏向基因(M:F值在0.8到1.2之间)。结果发现,在体细胞中有94个雄偏向性基因,57个无偏向基因和6个雌偏向性基因。雄偏向性基因大多与结合活性、催化活性、运输、转录调控、分子传导、抗氧化剂活性、酶的调控和动力活性有关,而无偏向性基因缺乏酶调控活性和动力活性。对于雌偏向基因,它可能在雌特异的发育过程中发挥作用。5.检测了雌雄基因表达量M:F比值在Z染色体上的分布。结果显示,M:F值随机地分布在Z染色体上,雄偏向性基因、雌偏向基因和无偏向基因的分布没有区域性。6.分析了Z染色体基因M:F比值与基因表达量的相关性,发现雄偏向性基因表达量较低,无偏向性基因的表达量较高。这个结果表明了Z染色体基因M:F比值在某种程度上与基因的表达量具有相关性。本研究利用家蚕全基因组芯片检测了Z染色体基因在雌雄中的表达情况,结果显示家蚕缺乏剂量补偿机制,同时发现家蚕Z染色体基因M:F比值与Z染色体序列本身无相关性,而与基因表达量具有相关性。这些结果对于我们研究家蚕Z染色体,完善家蚕性别调控网络具有重要意义。