高温诱导转录组重塑对家蚕胚胎活力的影响机制及其在蚕业生产中的双重应用价值

为解决家蚕卵滞育终止与微孢子虫垂直传播控制的平衡问题，研究人员通过比较47.5°C（T1）和48.5°C（T2）两种温度处理下的转录组特征，发现T2极端温度导致549个差异表达基因（含82个转录因子），其中Homeobox基因下调、bHLH基因上调，功能富集显示热休克蛋白（HSPs）通路激活。该研究为优化蚕业生产中温度处理策略提供了分子机制依据。

　　

在丝绸文明的千年传承中，家蚕（Bombyx mori）始终扮演着核心角色。这种经济昆虫不仅是全球纺织业的重要支柱，更因其清晰的基因组背景和短生命周期成为发育生物学研究的模式生物。然而，现代蚕业面临两大挑战：一是卵滞育（胚胎发育暂停）现象导致孵化不同步，二是微孢子虫（Nosema bombycis）引发的蚕微粒子病（pébrine disease）可通过卵垂直传播。传统46°C盐酸处理虽能终止滞育，却无法阻断病原传播；而超过47.5°C的高温虽能控制病原，却显著降低孵化率。这种"温度双刃剑"效应背后的分子机制长期不明，制约着蚕业生产的优化。

广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所的研究团队在《Journal of Asia-Pacific Entomology》发表的研究，首次通过全长（FL）转录组技术解析了这一难题。研究人员选取"两广二号"家蚕品系，设置46°C（对照）、47.5°C（T1）和48.5°C（T2）三组处理，结合二代和三代测序技术，构建了包含49,444个高置信度转录本（含1,571个lncRNA）的转录组图谱。关键实验技术包括：1）盐酸处理温度梯度设计；2）PacBio全长转录组测序；3）差异表达基因（DEGs）分析；4）转录因子（TF）网络构建；5）KEGG/GO功能富集分析。

结果与讨论

1. 临界温度阈值验证：T1处理（47.5°C/7min）在维持正常孵化率（与对照无差异）的同时，可有效灭活微孢子虫；而T2处理（48.5°C）导致孵化率显著下降，确立47.5°C为兼顾病原控制与胚胎活力的临界阈值。

2. 转录组重塑特征：T2 vs T1比较发现549个DEGs，包括274个下调基因（如23个Homeobox家族基因）和255个上调基因（如5个bHLH转录因子）。差异lncRNA达6个，暗示非编码RNA参与热应激调控。

3. 功能通路解析：下调基因显著富集于碳水化合物代谢（如糖酵解）和必需氨基酸合成通路；而上调基因集中于热休克蛋白（HSPs）相关通路，包括HSP70分子伴侣系统，证实其保守的热保护功能。值得注意的是，Hox基因（调控胚胎发育）的普遍下调可能是高温致胚胎死亡的关键因素。

结论与意义
该研究首次绘制了家蚕胚胎响应极端热应激的转录组蓝图，揭示了两大分子特征：1）发育相关基因（如Homeobox）的广泛抑制；2）应激防御系统（如HSPs）的优先激活。这为理解温度处理中"有效灭菌-胚胎存活"的平衡机制提供了理论依据：47.5°C既能通过HSPs维持基本细胞功能，又不会过度抑制发育必需基因。所鉴定的bHLH转录因子和lncRNA为后续遗传改良提供了新靶点，而建立的全长转录组数据库将助力家蚕功能基因组研究。从应用角度看，该成果指导了蚕种生产中温度参数的精确控制，对实现"无病化"蚕业生产具有重要实践价值。