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铁是一种重要的营养元素,对许多重要的生物过程都是必不可少的。但是,过量的铁也会导致生物毒性。铁通过参与Fenton化学,产生活性氧,导致DNA链断裂、脂质过氧化和蛋白质变性。本研究的目的是通过微阵列分析,研究长期铁饮食对家蚕的生物学过程的影响,确定铁(10和100ppm)饮食对家蚕体内不同基因表达的影响。通过将铁饮食和正常饮食家蚕整个转录组基因表达的变化联系起来,鉴定出上调和下调基因。本研究的目的不仅是鉴定这些新基因,还要观察家蚕生长补铁期间的外部生物学变化。以新鲜桑树为原料,采用氯化铁水溶液喷雾法制备含铁日粮喂养新孵出的蚕。第五龄第四天时,家蚕称重。结果表明,1、10和100ppm铁组在第5龄第4天的体重分别比对照组高14.7%(P<0.01)、20.0(P<0.01)和18.14%(P<0.01)。同时,1000ppm组不仅生长缓慢,而且由于铁超载引起的高毒性代谢而死亡。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)检测1,10,100ppm铁组血淋巴铁含量与对照组比较,分别为119.7%,165.3%(P<0.05),213.5%(P<0.01)。用抗铁蛋白H亚基抗体对血淋巴蛋白进行免疫印迹分析,结果表明1,10,100ppm组有明显的特异带,对照组无明显带,说明家蚕铁超载模型是有效的、可行的。通过进一步的转录组分析,以便更好地了解昆虫基因水平上铁的生物学途径和分子机制。采用微阵列分析与对照组相比,分别在10和100 ppm铁组观察到523和326个差异表达基因。在这些基因中,有249个在10-100个铁组之间很常见,其中152个和97个基因分别上调和下调。GO分析表明,79个上调基因,49个下调基因中至少有一个匹配。上调基因52个,下调基因8个,分别参与了78和14个KEGG通路。涉及的常见基因有12个丝氨酸蛋白酶和丝氨酸蛋白酶同系物,19个已知铁调节基因,24个免疫相关基因,41个表皮和表皮基因。在整个转录组学分析后,发现与多种基因(羧肽酶A、纤维六聚糖酶/p25、丝氨酸蛋白酶同系物85、真菌蛋白酶抑制剂F、转铁蛋白、性特异性存储蛋白2、表皮蛋白CPH45、昆虫肠粘蛋白、肽聚糖识别蛋白B和未知基因)有关。在调节铁的过载反应时,有助于避免离子分布的不平衡。在对照组第5龄的第4天,10,100ppm组,通过设计特异性RT-qPCR引物,验证了10个基因的基因表达水平。结果表明,10个基因表达水平的变化趋势与微阵列测量的变化趋势相似。