昆虫是地球上种类最多、分布最广的动物，复杂的发育变态以及迅速的繁殖能力是昆虫能在各种环境条件下得以生存的基本保障。研究昆虫的发育和变态既是认识生物进化和自然演化的一个突破口，也是阐明细胞、组织、器官、个体的产生、生长和死亡分子机理的重要途径，并且可以更进一步了解昆虫和其生存环境之间的关系，并为害虫的综合防治以及益虫的利用提供理论依据。家蚕(Bombyx mori)属于鳞翅目蚕蛾科，在人类的经济活动中有着重要的作用，以家蚕为主体的丝绸业一直是我国的优势传统产业，蚕桑业在我国农村经济中长期占有重要部分。家蚕的发育是典型的完全变态过程，一个世代要经历卵、幼虫、蛹和成虫四个完全不同的发育时期，此外由于家蚕发育周期短、个体大小适中、易饲养、繁殖能力较强等特点，使得家蚕成为研究昆虫完全变态发育的理想的模式生物。 变态发育是一个极为复杂的发育过程，涉及到保幼激素和蜕皮激素调控下的数级网络，而在此发挥作用的基因更是不计其数，所以随着基因组和蛋白质组学技术的发展，研究整体基因组水平上的变态发育表达谱，综合理解变态发育成为一种必然的趋势。基因芯片(Gerie ehip)和基因表达系列分析(Serial analysis of geneexpression，SAGE)具有大规模、高通量、定量化分析基因表达的特点，这两种技术的出现使得在基因组水平上研究变态发育成为可能。 本文在研究组已有的SAGE数据基础上，结合了SAGE和基因芯片的各自的优点，发展出了一种基于SAGIE标签的cDNA微阵列技术，并将SAGE数据拓展到家蚕幼虫不同龄期到化蛹以及蛹期每天的基因表达中，此外针对研究发现的一个差异表达的SAGE标签，通过基因克隆拿到其全长，并利用RNA干涉的方法对其功能进行了研究。来自基因转录层面针对昆虫变态发育精细调控机制方面鲜有报道。 近年来在植物、哺乳动物和昆虫中的研究表表：microRNA参与许多发育事件中基因转录水平的调控。在本文中，从基因组水平克隆鉴定了家蚕minoRNA，并对其在变态发育不同时期的表达谱展开研究，筛选到了一大批与家蚕变态发育过程有关的microRNA，对了解microRNA在昆虫变态发育中的作用，阐明其对昆虫变态发育的相关基因调控奠定了基础。针对家蚕变态发育的基因表达及其microRNA调控，获得了以下几个方面的研究结果： 首先基于SAGE标签的cDNA微阵列方法研究家蚕幼虫蜕皮和变态的基因表达谱。从家蚕四个不同发育时期的SAGE表达文库中挑选幼虫和蛹期差异显著的442个标签，通过GLGI(Generation of longer eDNA fragments for gene identification)技术，得到了267个相应标签延伸后的3’EST，并将其余SAGE标签直接比对到的EST和基因一起，制成芯片，研究了他们在家蚕幼虫不同龄期、幼虫化蛹以及蛹期每天的基因表达谱，通过自组织图谱(SOM)分析，将这些基因按不同表达模式，划分了6大类群。并利用实时定量PCR(Real-time PCR)对部分结果进行了验证。结果显示，SAGE和cDNA芯片具有较好的吻合度。此外还利用5RACE的方法，克隆到了25个基因的全长，其中8个是家蚕里新发现的基因。研究显示SAGE结合cDNA芯片分析是一种在多样本的条件下鉴定和研究低表达基因的有效方法。 其次鞣化激素bursicon在家蚕羽化时翅膀延伸中的作用。针对一个在家蚕不同时期表达差异显著的SAGE标签，通过GLGI和5RACE的方法，克隆其全长，序列比对显示该基因是家蚕鞣化激素bursieon α亚基。本文分析了该基因在家蚕不同发育阶段的表达特征。研究发现该基因在家蚕幼虫中表达量非常低，化蛹之后表达量显著提高，有趣的是在此期间出现两个峰(与果蝇的研究完全不同)，化蛾之后表达量迅速下降。将体外人工合成的bursicon双链RNA注射到家蚕早期蛹中，研究发现当bursicon表达水平被显著降低时，羽化之后蚕蛾出现了明显的翅膀延伸缺陷。此外用差异显示RT-PCR的方法对bursicon表达量下调之后响应的基因差异进行了研究，并找到了两个可能的与bursicon通路相关的基因，其中一个海藻糖酶基因与昆虫翅膀肌肉发育相关，以上结果表明鞣化激素a亚基在家蚕成虫翅膀发育及延伸过程中起着至关重要的作用。 第三，家蚕变态发育相关的microRNA鉴定及其表达谱研究。microRNA是内源性的，约22个碱基长度的，可以通过切割信使RNA或抑制翻译，对其靶基因进行调控的一类非编码RNA。microRNA参与许多发育事件中基因转录水平的调控，这些现象在鳞翅习昆虫中，尚无相关报道。为研究microRNA在昆虫变态发育中的作用，采用边合成边测序(sequence-by-synthesis，SBS)的方法从基因组水平对家蚕的小RNA进行克隆测序，并结合生物信息学分析得到了354个家蚕的microRNA。利用定制的家蚕microRNA芯片，研究了这些microRNA在家蚕卵、幼虫、蛹、成虫四个不同发育时期的表达。研究发现106个microRNA在家蚕所有时期是泛在表达的，有248个microRNA是在卵期或蛹期高表达的，这暗示了microRNA可能在昆虫的胚胎发育以及化蛹过程中发挥重要的作用。此外利用生物信息学方法在已经公布的基因组的线虫和几种昆虫中寻找了家蚕的microRNA，结果表明很多microRNA只在昆虫中存在，这揭示了可能存在大量的昆虫特异性的minoRNA。