We report a draft sequence for the genome of the domesticated silkworm (Bombyx mori), covering 90.9% of all known silkworm genes. Our estimated gene count is 18,510, which exceeds the 13,379 genes reported for Drosophila melanogaster. Comparative analyses to fruitfly, mosquito, spider, and butterfly reveal both similarities and differences in gene content.

The Taming of the Silkworm Silkworms, Bombyx mori , represent one of the few domesticated insects, having been domesticated over 10,000 years ago. Xia et al. (p. 433 , published online 27 August) sequenced 29 domestic and 11 wild silkworm lines and identified genes that were most likely to be selected during domestication. These genes represent those that enhance silk production, reproduction, and growth. Furthermore, silkworms were probably only domesticated once from a large progenitor population, rather than on multiple occasions, as has been observed for other domesticated animals.

CRISPR/Cas12a (Cpf1) is a single RNA-guided endonuclease that provides new opportunities for targeted genome engineering through the CRISPR/Cas9 system. Only AsCpf1 have been developed for insect genome editing, and the novel Cas12a orthologs nucleases and editing efficiency require more study in insect. We compared three Cas12a orthologs nucleases, AsCpf1, FnCpf1, and LbCpf1, for their editing efficiencies and antiviral abilities in vitro. The three Cpf1 efficiently edited the BmNPV genome and inhibited BmNPV replication in BmN-SWU1 cells. The antiviral ability of the FnCpf1 system was more efficient than the SpCas9 system after infection by BmNPV. We created FnCpf1×gIE1 and SpCas9×sgIE1 transgenic hybrid lines and evaluated the gene editing efficiency of different systems at the same target site. We improved the antiviral ability using the FnCpf1 system in transgenic silkworm. This study demonstrated use of the CRISPR/Cpf1 system to achieve high editing efficiencies in the silkworm, and illustrates the use of this technology for increasing disease resistance.

The low expression activity and specificity of natural promoters limit the applications of genetic engineering. To construct a highly efficient synthetic inducible promoter in the Bombyx mori (Lepidoptera), we analyzed the regulatory elements and functional regions of the B. mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV) 39K promoter. The results of truncated mutation analysis of the 39K promoter showed that the transcriptional regulatory region spanning positions -573 to -274 and +1 to +62 is essential for virus-inducible promoter activity. Further investigation using electrophoretic mobility shift assay (EMSA) revealed that the baculovirus IE-1 protein binds to the 39K promoter at the -310 to -355 region, and transcription activates the expression of 39K promoter assay. Finally, we successfully constructed a synthetic inducible promoter that increase the virus-inducing activity of other promoters using the baculovirus-inducible transcriptional activation region that binds to specific core elements of 39K (i.e., spanning the region -310 to -355). In summary, we describes a novel, synthetic, and highly efficient biological tool, namely, a virus-inducible 39K promoter, which provides endless possibilities for future gene function research, gene therapy, and pest control in genetic engineering.

Viral diseases pose a significant threat to livestock husbandry and plant cultivation. CRISPR/Cas9-mediated targeted editing of viral genes offers a promising approach to antiviral therapy. The silkworm, Bombyx mori, is an economically important insect susceptible to infection by B. mori nucleopolyhedrovirus (BmNPV), and viral outbreaks cause severe economic losses to the sericulture industry. Here, we identified BmNPV orf76 as a viral late gene that is highly similar to Autographa californica multiple nucleopolyhedrovirus Ac93. The deletion of orf76 abolished BmNPV proliferation and hindered the production of infectious budded viruses. We generated a transgenic line, Cas9(+)/sgorf76(+), that did not affect the growth or development of the silkworm and demonstrated that the transgenic line Cas9(+)/sgorf76(+) efficiently cleaved orf76 at the sgorf76 site, resulting in large deletions at 120 h post-infection, with no observed off-target effects. Survival analyses revealed that the transgenic line Cas9(+)/sgorf76(+) exhibited significantly higher survival rates than the control lines Cas9(-)/sgorf76(-), regardless of the BmNPV inoculation dose. Additionally, the number of BmNPV DNA copies and the expression levels of viral genes were markedly inhibited in the transgenic line Cas9(+)/sgorf76(+) compared with the control line Cas9(-)/sgorf76(-). The results provide a promising target for Cas9-mediated antiviral therapy against BmNPV, and the findings provide new insights for baculovirus gene function studies and lepidopteran pest control.

Gene editing techniques are widely and effectively used for the control of pathogens, but it is difficult to directly edit the genes of Microsporidia due to its unique spore wall structure. Innovative technologies and methods are urgently needed to break through this limitation of microsporidia therapies. Here, we establish a microsporidia-inducible gene editing system through core components of microsporidia secreted proteins, which could edit target genes after infection with microsporidia. We identified that Nosema bombycis NB29 is a secretory protein and found to interact with itself. The NB29-N3, which lacked the nuclear localization signal, was localized in the cytoplasm, and could be tracked into the nucleus after interacting with NB29-B. Furthermore, the gene editing system was constructed with the Cas9 protein expressed in fusion with the NB29-N3. The system could edit the exogenous gene EGFP and the endogenous gene BmRpn3 after overexpression of NB29 or infection with N. bombycis.