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为探究 piRNA 通路因子 Qin 在家蚕中的生理功能，研究人员利用 CRISPR/Cas9 系统构建 BmQin 突变体。发现其缺失导致雄蚕完全不育、雌蚕部分不育，伴随性腺发育异常、piRNA 通路失调及凋亡增强，揭示 BmQin 对家蚕生育力维持及 piRNA 通路的辅助作用。
论文解读
研究背景与科学问题
在生命的遗传链条中，生殖细胞的基因组稳定性如同精密运转的齿轮，一旦出现偏差便可能导致生育困境。转座子（TEs）作为基因组中的 “跳跃基因”，其异常激活会引发 DNA 缺失、插入或易位等损伤，严重威胁生殖细胞的遗传完整性，甚至导致不育。而 piRNA（PIWI 相互作用 RNA）通路作为动物生殖腺中沉默转座子的核心防御系统，通过与 PIWI 蛋白形成 piRNA 诱导沉默复合体（piRISC），像忠诚的卫士般守护着基因组的稳定。
在模式昆虫家蚕（Bombyx mori）中，piRNA 通路的机制呈现出独特的复杂性。例如，其仅含有 SIWI 和 BmAgo3 两种 PIWI 蛋白，与果蝇和小鼠的三蛋白组成存在差异。已有研究发现，不同 piRNA 通路因子在家蚕中的功能具有性别特异性：PIWI 蛋白缺失仅影响雌性生育力，而 BmPnldc1 突变则导致雄性特异性不育。然而，作为 piRNA 通路辅助因子的 Qin（含 Tudor 结构域的蛋白），其在家蚕个体中的生理功能却一直笼罩在迷雾之中 —— 尽管已知其在 BmN4 卵巢细胞系中参与初级 piRNA 生物发生，但在完整生物体中如何调控生育力仍不明确。
为填补这一知识空白，中国研究人员围绕 “BmQin 在家蚕性别特异性生育力调控中的作用” 展开研究，相关成果发表于《Insect Biochemistry and Molecular Biology》。
关键技术方法
研究主要采用以下技术：
- CRISPR/Cas9 系统：构建 BmQin 突变体家蚕，实现基因功能的体内研究。
- qRT-PCR 与免疫荧光染色：分析 BmQin 的时空表达模式及细胞定位。
- RNA-seq：检测突变体性腺中基因表达谱，解析 piRNA 通路调控网络。
- 表型分析：观察突变体性腺发育、配子发生及生育力变化。
研究结果
1. BmQin 呈性腺特异性表达
通过 qRT-PCR 发现，BmQin 在家蚕三个检测发育阶段均主要表达于性腺，且在睾丸中的相对表达水平高于卵巢。免疫荧光染色进一步显示，BmQin 定位于性腺中生殖细胞和体细胞的细胞质，提示其可能在两类细胞中均发挥作用。
2. BmQin 缺失导致性别偏向性不育
利用 CRISPR/Cas9 系统敲除 BmQin 后，雄性突变体完全丧失生育能力，雌性突变体则表现为部分不育。解剖观察发现，突变体性腺发育严重异常：雄性精巢萎缩，精子发生停滞；雌性卵巢中卵母细胞发育受阻，成熟卵子数量显著减少。
3. 突变体 piRNA 通路失调
RNA-seq 分析显示，突变体性腺中 piRNA 通路相关基因表达显著紊乱，包括初级和次级 piRNA 生物发生途径的关键因子。这表明 BmQin 作为辅助因子，对 piRNA 通路的正常运转不可或缺，其缺失打破了转座子沉默与生殖细胞发育的平衡。
4. 突变体性腺凋亡水平升高
TUNEL 染色及凋亡相关基因表达分析表明，BmQin 缺失导致突变体性腺中细胞凋亡显著增强。异常凋亡可能是性腺发育缺陷和配子发生失败的重要诱因，进一步加剧了生育力退化。
研究结论与意义
本研究首次在个体水平上揭示了 BmQin 在家蚕生育力调控中的关键作用：其通过辅助 piRNA 通路维持性腺发育和配子发生的正常进行，且功能具有性别异质性 —— 雄性对 BmQin 缺失更为敏感，表现为完全不育，而雌性仅部分受损。这一发现拓展了对 piRNA 通路性别特异性调控机制的认识，为理解家蚕生殖调控网络提供了新视角。
此外，研究首次证实 Tudor 结构域蛋白在鳞翅目昆虫中的生理功能，填补了该类蛋白在无脊椎动物生殖调控中的研究空白。鉴于家蚕作为重要经济昆虫和鳞翅目模式生物，该成果不仅为蚕业育种中生育力调控提供了潜在靶点，也为其他昆虫的生殖生物学研究及害虫防治策略开发奠定了理论基础。
