昆虫体表颜色模式丰富多彩,其已被证明与躲避天敌、求偶、免疫、体温调节和紫外线防护等有关。色素是昆虫形成颜色的主要要素之一,其主要由昆虫自身合成,以固体颗粒沉积在体表角质层。昆虫体色及其进化上的改变,提供了一个有吸引力的研究模型。先前的研究已经在昆虫中确定了相关色素(黑色素、眼色素和蝶呤色素)的代谢通路,通路中酶的缺乏会导致颜色模式的改变。同时,几种多效性因子,如Wnt1、Apontic-like、abdominal-A、abdominal-B、engrailed、optix、bricàbrac(bab)和Distal-less(Dll),在颜色模式的调控中发挥作用。然而,昆虫颜色模式的分子调控仍有许多未知。家蚕淡墨(bd)突变体的幼虫体表为灰黑色,成虫雌性不育。本研究通过定位克隆鉴定了家蚕淡墨(black dilute,bd)突变体的致变基因为Bm-mamo,其与黑腹果蝇的减数分裂所需母性基因(maternal gene required for meiosis, mamo)直系同源。课题组配制了家蚕淡墨突变体的回交定位群体,使用1162个个体的基因组进行精细定位,将bd座位锁定在约390Kb的基因组范围。通过qPCR和序列分析发现,bd突变体中预测基因BGIBMGA012517的部分外显子至上游约168kb的基因组发生大片段缺失,BGIBMGA012517完全沉默。基于基因克隆分析发现预测基因BGIBMGA012517与其紧邻的预测基因BGIBMGA012518为一个基因,其与果蝇的mamo序列高度相似,属直系同源基因,故将其命名为Bm-mamo。在果蝇中,缺乏mamo会导致雌性不育,但体色并不发生改变。利用RNAi敲低Bm-mamo的表达水平,结果导致家蚕幼虫表皮黑色素沉着。利用CRISPR/Cas9系统在正常型大造品系中破坏Bm-mamo基因,导致幼虫体色黑化,且雌性不育,与bd突变体的表型一致。进一步的通过转录组分析、qPCR检测、结合位点筛查、凝胶迁移实验(EMSA)等分析了该基因的下游靶基因。发现黑色素代谢路径中促进黑色素合成的yellow、DDC和tan在Bm-mamo敲除系中显著上调表达,还发现多个表皮蛋白基因在Bm-mamo敲除系中显著上调表达。黑色素颗粒需要沉积在角质层,而表皮蛋白是角质层的主要组分,在前期的研究中发现,一些表皮蛋白的缺乏导致色素沉着被显著抑制。在本研究中发现,这些在敲除系中表达上调的基因的调控区域存在Bm-mamo蛋白的结合位点序列。通过体外结合实验验证了yellow基因上游70bp处的序列与Bm-mamo蛋白直接结合。因此,Bm-mamo可能通过直接调控黑色素的合成和相关表皮蛋白的表达来影响家蚕幼虫的颜色模式。