资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室童晓玲教授课题组前期研究发现BmE2F1能显著提升家蚕的茧丝产量（Nat. Commun，2022），但是其具体的分子机制尚不清楚。2024年12月26日，该课题组在国际学术期刊International Journal of Biological Macromolecules（中科院一区）在线发表了题为“BmE2F1 regulates endoreplication of silk gland cells in silkworm, Bombyx mori”的研究论文，该研究揭示转录因子BmE2F1通过调控丝腺细胞核内复制进而影响家蚕茧丝产量。

在该研究中，课题组首先采用RNA测序技术，分析了大造蚕品系和丝腺特异性过表达BmE2F1的家蚕品系的丝腺转录组。在差异表达基因中，许多与DNA复制（家蚕幼虫丝腺细胞的核内复制）相关的基因显著富集（图1）。

图1. 家蚕丝腺中BmE2F1过表达引起的许多差异基因富集在DNA复制通路

在真核细胞周期的S期，DNA复制是一个复杂的过程，涉及多种蛋白复合体的参与，包括DNA聚合酶、解旋酶、滑动夹子和加载器，以及DNA连接酶等。基于DNA复制模型和转录组数据分析，课题组发现在BmE2F1过表达后丝腺中与DNA复制相关的基因显著高表达。同时，定量实时PCR实验也证实相同的结果（图2）。

图2. 家蚕丝腺细胞中DNA复制通路的基因显著高表达

家蚕丝腺细胞的核内复制周期主要涉及G/S期的转换。因此，课题组检测了G/S期转换期间关键基因的表达，如BmCyclin E和BmCDK2等。结果显示，过表达BmE2F1后， BmCyclin E显著上调。流式细胞术实验显示过表达BmE2F1后家蚕细胞中S期的细胞比例显著增加。

图3. BmE2F1促进家蚕细胞进入S期（DNA复制期）

此外，该研究发现在家蚕丝腺细胞中过表达BmE2F1后，丝腺细胞DNA复制显著增强，DNA含量显著增加（图4）。

图4. BmE2F1增加家蚕丝腺细胞的DNA复制及DNA含量

综上，BmE2F1通过两种机制调控家蚕丝腺细胞的核内复制：一是增强DNA复制复合体的形成，二是促进细胞进入S期。最终，家蚕丝腺细胞中增加的DNA含量致使家蚕茧丝产量增加（图5）。

图5. BmE2F1调控家蚕茧丝产量的模式图

西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室为论文第一署名单位，青年教师周琳莉为论文第一作者，童晓玲教授为论文通讯作者。本研究由国家自然科学基金项目、中央高校基本科研业务费项目等提供资助。

论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813024097277?via%3Dihub

【供稿：周琳莉；审核：代方银】