一种改变家蚕食性的方法及其应用技术

本发明专利技术涉及一种改变家蚕食性的方法及其应用。本发明专利技术通过定点靶向家蚕hestia基因，对其基因结构进行破坏、影响其正常取食行为，促使家蚕的食性从寡食性转变成杂食性。这一发明专利技术解决了蚕业生产单一依靠桑叶饲养的养殖模式，为规模化家蚕饲养提供了一种新思路。

【技术实现步骤摘要】
一种改变家蚕食性的方法及其应用
本专利技术属于生物
及基因组编辑领域，涉及利用CRISPR/Cas9系统敲除家蚕hestia基因从而改变家蚕食性方法与应用。
技术介绍
昆虫是动物界中种类最多并且数量最大的是生物种类。昆虫种类多样性与其食性的分化有着密切的联系。根据昆虫食物的范围，把它们分为多食性、寡食性和单食性。按照昆虫食物的性质，把它们分为植食性、肉食性、腐食性、杂食性等几个类别。植食性和肉食性昆虫一般分别取食活的植物和动物，腐食性昆虫则取食动植物的尸体或者分辨，杂食性昆虫既吃植物也吃动物。在长期的进化过程中，植食性昆虫与其寄主植物之间形成了特异的关系。家蚕是一种具有很高经济价值的绢丝昆虫，同时也是鳞翅目的模式昆虫，在我国经济生产和历史文化上具有重要地位。家蚕是寡食性昆虫，除取食桑叶以外还能取食桑科的柘以及榆科的榆等植物叶片。蚕业生产是我国国民经济的重要组成部分。养蚕位于蚕业生产的最上游，同时也是整个蚕业生产链中劳动力最为密集的一个环节。导致上述现象的原因主要有两个：第一，在实际的养蚕生产中，蚕农们主要以桑叶作为蚕的主要食物，而桑叶采集消耗大量的人力以及物力；第二，家蚕饲养需要每天进行多次喂养，同样消耗较大的人力和物力。此外，本领域技术人员知道，家蚕食性决定基因对成功建立杂食性家蚕品系至关重要。然而，目前在家蚕中尚未有相关基因的报道。因此，本领域急需找到家蚕杂食性决定基因，以改变家蚕食性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改变家蚕食性的方法及其应用。在本专利技术的第一方面，提供一种使家蚕的取食方式从寡食性转变成杂食性的方法，所述方法包括：下调家蚕的hestia基因的表达。在一个优选例中，通过敲除hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达。在另一优选例中，采用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑，从而敲除hestia基因。在另一优选例中，以hestia基因中第3个外显子作为基因编辑的靶区域。在另一优选例中，敲除hestia基因的方法包括：将sgRNA或能形成所述sgRNA的核酸、Cas9mRNA或能形成所述Cas9mRNA的核酸共转入蚕卵中；催青；孵化；获得取食方式从寡食性转变成杂食性的家蚕；其中，所述的sgRNA的靶序列是SEQIDNO:1所示的核苷酸序列。在另一优选例中，通过将SEQIDNO:4和SEQIDNO:5所示的引物序列经退火、延伸、PCR产物回收纯化，再转录成所述的sgRNA。在另一优选例中，通过采用同源重组的方法，敲除家蚕的hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达。在另一优选例中，通过采用特异性干扰hestia基因表达的干扰分子来沉默hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达；较佳地，所述的干扰分子是以hestia基因或其转录本为抑制或沉默靶标的dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA，或能表达或形成所述dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA的构建物。在另一优选例中，所述的家蚕的hestia基因选自：(a)核苷酸序列如SEQIDNO:9所示的基因；(b)核苷酸序列具有SEQIDNO:9中第1～732位，1096～1176位，2280～2430位，3666～3841位的基因；(c)核苷酸序列与(a)或(b)限定的序列有85％以上(较佳地90％以上；更佳地95％以上，进一步更佳地98％以上)相同性且具有(a)或(b)限定的序列功能的基因；(3)核苷酸序列在严格条件下能够与(a)或(b)的多核苷酸序列杂交且具有(a)或(b)限定的序列功能的基因；或(4)核苷酸序列与(a)或(b)的多核苷酸序列完全互补的基因。在本专利技术的另一方面，提供sgRNA或能形成所述sgRNA的核酸的用途，用于与Cas9mRNA或能形成所述Cas9mRNA的核酸共转入蚕卵中，使家蚕的取食方式从寡食性转变成杂食性；其中，所述的sgRNA靶向于hestia基因中第3个外显子。在一个优选例中，所述的sgRNA的靶序列是SEQIDNO:1所示的核苷酸序列。在本专利技术的另一方面，提供本专利技术所述的方法的用途，用于制备hestia基因被敲除、从而取食方式从寡食性转变成杂食性的家蚕。在本专利技术的另一方面，提供一种试剂盒，其用于制备取食方式从寡食性转变成杂食性的家蚕，所述的试剂盒中包含：sgRNA或能形成所述sgRNA的核酸；所述的sgRNA的靶序列是SEQIDNO:1所示的核苷酸序列；以及Cas9mRNA或能形成所述Cas9mRNA的核酸。本专利技术的其它方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。附图说明图1、家蚕hestia基因的结构示意图及其靶点(TS)序列。图2、CRISPR/Cas9诱导的基因突变。图3、hestia基因突变体幼虫取食苹果。具体实施方式本专利技术揭示了一种改变家蚕食性的方法，通过利用定点靶向家蚕hestia基因，对其基因功能进行破坏，影响其正常取食行为，促使家蚕的食性从寡食性转变成杂食性。这一专利技术解决了蚕业生产单一依靠桑叶饲养的养殖模式，为规模化家蚕饲养提供了一种新思路。如本文所用，所述的“目标基因”是指动物基因组中需要进行敲除操作的感兴趣的基因，本专利技术中为hestia基因。如本文所用，所述的目标基因上的“靶序列”是指“目标基因”中的一个片段，基于该目标基因上的“靶序列”设计的sgRNA可识别该“靶序列”，由此在该位置发生Cas9编码的蛋白的切割。所述的目标基因上的“靶位点”的长度为18-26个核苷酸。如本文所用，所述的“sgRNA”即“单独导向RNA(Single-guideRNA，sgRNA)”或“单导向RNA”，其是基于“目标基因上的靶位点”设计，其包含的序列足以与内切核酸酶Cas9协同作用，引导发生Cas9介导的靶位点上DNA双链断裂。本专利技术中，所述的家蚕的hestia基因选自：(a)核苷酸序列如SEQIDNO:9所示的基因；(b)核苷酸序列如SEQIDNO:10所示的基因。本领域技术人员均了解，在不同的家蚕中，可能存在不同的hestia基因的变异形式，这些形式均应被包含在本专利技术中。因此，本专利技术中，所述的hestia基因还广义地包括了hestia基因的变异体、同源基因等，例如包括但不限于：(c)核苷酸序列与(a)或(b)限定的序列有85％以上，较佳地90％以上，更佳地95％以上，进一步更佳地98％以上相同性且具有(a)或(b)限定的序列功能的基因；(d)核苷酸序列在严格条件下能够与(a)或(b)的多核苷酸序列杂交且具有(a)或(b)限定的序列功能的基因；或(e)核苷酸序列与(a)或(b)的多核苷酸序列完全互补的基因。基于本专利技术人的新发现，本专利技术提供了一种使家蚕的取食方式从寡食性转变成杂食性的方法，所述方法包括：下调家蚕的hestia基因的表达。作为本专利技术的优选方式，通过敲除hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达。较佳地，采用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑，从而敲除hestia基因。更佳地，以hestia基因中第3个外显子作为基因编辑的靶区域。合适的sgRNA靶位点，会带来更高的基因编辑效率，所以在着手进行基因编辑前，设计并找到合适的靶位点至关重要。尽管sgRNA的制备是本领域已知的技术，目前也已有一些软件可用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使家蚕的取食方式从寡食性转变成杂食性的方法，其特征在于，所述方法包括：下调家蚕的hestia基因的表达。

【技术特征摘要】
1.一种使家蚕的取食方式从寡食性转变成杂食性的方法，其特征在于，所述方法包括：下调家蚕的hestia基因的表达。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过敲除hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用CRISPR/Cas9系统进行基因编辑，从而敲除hestia基因。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，以hestia基因中第3个外显子作为基因编辑的靶区域。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，敲除hestia基因的方法包括：将sgRNA或能形成所述sgRNA的核酸、Cas9mRNA或能形成所述Cas9mRNA的核酸共转入蚕卵中；催青；孵化；获得取食方式从寡食性转变成杂食性的家蚕。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，通过将SEQIDNO:4和SEQIDNO:5所示的引物序列经退火、延伸、PCR产物回收纯化，再转录成所述的sgRNA。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采用同源重组的方法，敲除家蚕的hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过采用特异性干扰hestia基因表达的干扰分子来沉默hestia基因，从而下调家蚕的hestia基因的表达；较佳地，所述的干扰分子是以hestia基因或其转录本为抑制或沉默靶标的dsRNA、反义核酸、小干扰RNA、微小RNA，或能表达或...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭安江，牛宝龙，计东风，黄勇平，张忠杰，
申请(专利权)人：中国科学院上海生命科学研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31