We designed and constructed a genome-wide microarray with 22,987 70-mer oligonucleotides covering the presently known and predicted genes in the silkworm genome, and surveyed the gene expression in multiple silkworm tissues on day 3 of the fifth instar. Clusters of tissue-prevalent and tissue-specific genes and genes that are differentially expressed in different tissues were identified, and they reflect well major tissue-specific functions on the molecular level. The data presented in this study provide a new resource for annotating the silkworm genome.

Standard genome editing tools (ZFN, TALEN and CRISPR/Cas9) edited genome depending on DNA double strand breaks (DSBs). A series of new CRISPR tools that convert cytidine to thymine (C to T) without the requirement for DNA double-strand breaks were developed recently, which have changed this status and have been quickly applied in a variety of organisms. Here, we demonstrate that CRISPR/Cas9-dependent base editor (BE3) converts C to T with a high frequency in the invertebrate Bombyx mori silkworm. Using BE3 as a knock-out tool, we inactivated exogenous and endogenous genes through base-editing-induced nonsense mutations with an efficiency of up to 66.2%. Furthermore, genome-scale analysis showed that 96.5% of B. mori genes have one or more targetable sites being knocked out by BE3 with a median of 11 sites per gene. The editing window of BE3 reached up to 13 bases (from C1 to C13 in the range of gRNA) in B. mori. Notably, up to 14 bases were substituted simultaneously in a single DNA molecule, with a low indel frequency of 0.6%, when 32 gRNAs were co-transfected. Collectively, our data show for the first time that RNA-guided cytidine deaminases are capable of programmable single and multiplex base-editing in an invertebrate model.

Signal Transducer and Activator of Transcription (STAT) proteins represent a critical transcription factor family with multifaceted roles in diverse fundamental eukaryotic processes. In Drosophila, STAT exerts a pivotal regulatory influence on oogenesis, governing the early differentiation of follicular cells and ensuring proper encapsulation of germ-line cells. However, the role of STAT in egg development in silkworms remains unknown. In the present study, using CRISPR/Cas9 technology, we successfully generated a strain of silkworms with targeted deletion of the STAT-L gene, which resulted in significant reproductive abnormalities observed in female moths, including shortened fallopian tubes and reduced egg production. The ovaries dissected from STAT-L knockout silkworms during the pupal stage of silkworm exhibited varying degrees of fusion among egg chambers. Additionally, paraffin sections of prepupal ovaries also revealed evidence of egg chambers fusion. To elucidate the molecular mechanism underlying the role of the STAT-L gene regulation on egg development in silkworm, we performed ovarian transcriptomic analysis following STAT-L knockout. Our findings indicated that STAT-L gene can modulate Notch signaling pathway by down-regulating APH-1 gene expression. These results suggest that STAT-L gene plays a crucial role in normal egg chamber formation in silkworms, potentially through its influence on Notch signaling pathway expression.

Insect silks possess excellent biodegradability, biocompatibility and mechanical properties, and have numerous applications in biomedicine and tissue engineering. However, the application of silk fiber is hindered by its limited supply, especially from non‐domesticated insects. In the present study, the silk yield and organ size of Bombyx mori were significantly improved through genetic manipulation of the target of rapamycin complex 1 (TORC1) pathway components. Silk protein synthesis and silk gland size were decreased following rapamycin treatment, inhibiting the TORC1 signaling pathway both in vivo and ex vivo . The overexpression of posterior silk gland‐specific Rheb and BmSLC7A5 improved silk protein synthesis and silk gland size by activating the TORC1 signaling pathway. Silk yield in BmSLC7A5‐ overexpression silkworms was significantly increased by approximately 25%. We have demonstrated that the TORC1 signaling pathway is involved in the transcription and translation of silk genes and transcriptional activators via phosphorylation of p70 S6 kinase 1 and 4E‐binding protein 1. Our findings present a strategy for increasing silk yield and organ size in silk‐producing insects.