家蚕精子发生始于蚁蚕,蚁蚕时精巢内有少量的精原细胞。这些精原细胞通过有丝分裂进行增殖,并由端细胞分化产生的原生质丝包裹,形成生精囊,此后的精子发生过程将在生精囊内进行,直到完成鞭毛结构的装配,形成精子束。生精囊内的每个精原细胞在完成6次有丝分裂后,形成初级精母细胞,初级精母细胞经过一个生长期后,进入减数分裂,最终生成256个精细胞。精细胞在经过复杂的变形期后,形成精子束。与大部分鳞翅目昆虫一样具有精子二型性。有核精子与卵受精发育成子代个体,而无核精子则起辅助作用。有核、无核精子来自于同样基因组型的精原细胞,但到目前为止还不清楚到底哪种机制导致了精子二型的分化。有核精子和无核精子在形态、大小、数量、结构、发生时期等方面都存在显著差异。有核精子束的长度约为无核精子束的两倍甚至以上;进入雌蛾受精囊的精子中大部分为无核精子;无核精子先于有核精子进入交配的雌蛾体内;无核精子对有核精子完成受精作用必不可缺。本文以家蚕大造品系为材料,研究家蚕精子二型分化的形态学发生;用保幼激素类似物处理五龄雄蚕,观察发育时期对家蚕精子发生和二型分化的影响;利用TMT技术,对五龄和上蔟后两个时期家蚕精巢蛋白组表达谱进行了定量分析,主要研究结果如下:1.家蚕精子发生用免疫组化技术对四龄、五龄和蛹期家蚕的精巢内容物进行涂片观察,结果发现在四龄时期精巢内的生精囊中进行着活跃的细胞增殖和分化,五龄时期精巢内观察到有核精子发生,蛹期观察到无核精子的发生。幼虫期完成减数分裂的精细胞形成有核精子,而化蛹后,有核精子发生受到抑制,无核精子发生活跃进行。研究表明,家蚕的精子发生具有时期特异性,受到严格的分子机制调控。2.保幼激素类似物对家蚕精巢精子发生的影响用保幼激素类似物处理五龄三天的雄蚕,研究激素对家蚕精子发生和二型分化的影响。结果表明,正常发育条件下(对照组),五龄盛食期(120h)可观察到大量有核精子束处于扭动变形期,此时已经有成熟的有核精子束出现;蛹期只有无核精子活跃发生进程。保幼激素类似物甲氧普林处理后,家蚕幼虫龄期可延长5至6天,维持幼虫形态,在处理组延长的5至6天内,家蚕精巢内有核精子发生照常进行,但观察不到无核精子发生;直到上蔟化蛹后,无核精子发生启动。说明家蚕无核精子发生的起始点在上蔟化蛹后,不管五龄幼虫龄期多长,只要其维持在幼虫形态,无核精子发生就不会启动。另一方面也证明了变态对家蚕精子发生的重要影响,变态很可能与无核精子的发生息息相关。3.家蚕精子二型分化前后精巢组织蛋白组差异表达谱分析利用TMT技术,对五龄起蚕96h和上蔟完成结茧后预蛹期精巢组织的蛋白样品进行标记;用LC-MS/MS技术进行蛋白组表达谱鉴定,为家蚕精子二型分化发生的分子调控机制研究寻找线索。结果显示,鉴定到预蛹期上调差异蛋白320个下调差异蛋白248个,其中差异超过2倍的分别有68和8个;KEGG pathway富集分析表明差异表达蛋白富集通路存在显著差异。电子传递链中的一系列关键成分,包括复合体Ⅰ成分NADH辅酶Q氧化还原酶亚基8、复合体Ⅲ成分细胞色素b-c1复合物、复合体Ⅳ成分Fo、细胞色素c等在预蛹期表达上调,说明在预蛹期,精巢内的氧化磷酸化水平高于五龄幼虫;与精子发生相关的蛋白联会复合体蛋白3(SYCP3)在预蛹期表达水平下调3.27倍,SYCP3的显著下调,妨碍细胞的正常减数分裂进程,可能对减数分裂的正常进行有致命的影响;此外,大量30K蛋白家族成员在预蛹期表达上调,表明30K蛋白对家蚕的精子二型分化有重要的作用。