柞蚕（Antheraea pernyi）属于鳞翅目大蚕蛾科，是一种重要的绢丝昆虫（图1）。我国年产柞蚕茧约8×104 t，占世界野蚕丝总产量的90%以上，农业产值约达25亿元，工业附加值高达500亿元左右。辽宁是柞蚕茧的主产区，占全国产量的70%，柞蚕放养成为了山区蚕农重要的农业收入之一，带动了许多农户的脱贫致富。
图1柞蚕品种及生活史
柞蚕属于完全变态昆虫。柞蚕蛹是绿色营养的昆虫食品，柞蚕丝则是丝绸纺织工业的主要原料。在柞蚕放养过程中，容易受到不同病原微生物的侵染。柞蚕主要病害包括：柞蚕核型多角体病毒病（ApNPV）、柞蚕软化病（柞蚕链球菌）、柞蚕微粒子病（微孢子虫）。（图2）
图2柞蚕病害的主要种类及其病原物
宿主通过模式识别受体识别病原，激活信号转导通路表达抗菌肽（AMP）来抵御病原微生物。肽聚糖识别蛋白（PGRP）在是一类进化保守的参与病原物免疫应答的分子，能够激活Toll通路或IMD通路而产生作用。本研究在柞蚕中发现了4种不同的PGRP分子，分别为ApPGRP-A，ApPGRP-B，ApPGRP-C和ApPGRP-LE。其中-B和-C具有酰胺酶活性位点（图3）。
图3柞蚕肽聚糖识别蛋白的两种不同类型及分子进化树
利用不同的病原微生物：包括柞蚕核型多角体病毒ApNPV，柞蚕链球菌（E. pernyi），柞蚕微孢子虫（N. pernyi）和大肠杆菌（E. coli）分别诱导后检测PGRPs的表达情况。结果显示，不同的病原物均能诱导PGRPs的表达量大量上调，表明PGRPs在柞蚕免疫反应中起重要作用（图4）
图4柞蚕PGRPs受到不同病原物诱导以后的表达情况
RNA分别干扰酰胺酶型PGRP和非酰胺酶型PGRP，检测多种抗菌肽的表达特征。结果显示，非酰胺酶型PGRP受到抑制以后，抗菌肽的表达量降低。而酰胺酶型PGRP受到抑制，抗菌肽表达量反而上升，表明酰胺酶型PGRP能够反向调节抗菌肽的表达。酰胺酶型PGRP在柞蚕体内起到一种平衡作用，能够控制过量表达的抗菌肽损伤蚕体本身，可以认为是免疫反应过程中的刹车系统（图5）。
图5柞蚕酰胺酶型与非酰胺酶型PGRP在RNAi后抗菌肽的表达
NPV作为一种昆虫病毒，能够诱导柞蚕产生免疫反应，其具体表现如何。本课题组也分别对血淋巴和表皮的基因表达特征做了全面而具体的分析（图6）。
图6 柞蚕血淋巴系统受到NPV感染后的基因表达特征
NPV感染会引起柞蚕表皮的液态化，其中在表皮组织中有哪些基因的表达出现了变化。通过转录组学测序感染幼虫和健康幼虫。并且将分析重点集中在几丁质合成相关基因，NPV感染从一定程度上抑制了几丁质合成途径，从而进一步加剧了柞蚕幼虫表皮的液态化（图7）。在得到的结果中同时也发现了大量免疫相关基因产生了差异表达，这也为后续开展柞蚕病毒病的研究提供了一定的数据支持。
图7柞蚕感染NPV后表型及表皮组织的基因表达变化、几丁质酶相关基因
该项研究得到了现代农业产业技术体系、辽宁省科技厅和辽宁省教育厅基金资助，研究成果于2019年发表Journal of Invertebrate Pathology，Molecular Immunology等期刊。
秦利，教授，博士生导师，国家现代农业产业技术体系（蚕桑）岗位科学家。主要从事柞蚕种质资源创新与利用及柞蚕病害防控技术研究，柞树种质资源的收集与评价。
