家蠶絲膠蛋白質組的研究及實用蠶品種的選育.pdf

1、絲膠約占繭層質量的25-30％，是影響蠶繭解舒性能的重要因素。同時絲膠也是在化妝品、生物醫(yī)藥和食品工業(yè)等方面具有潛在應用價值的生物材料。但是絲膠的蛋白質組成卻一直未見較完整的研究，目前已鑒定的絲膠蛋白都是Ser1、Ser2和Ser3基因的編碼產(chǎn)物，但仍有若干種繭層絲膠蛋白以及許多種中部絲腺內容絲膠蛋白未能被鑒定。絲素被絲膠粘合在一起形成致密的繭層，因此必須通過高溫煮繭溶解部分絲膠才能經(jīng)繅絲再釋放出來得到生絲。而絲膠突變系B84的蠶繭無需

2、任何處理，即可進行干繭抽絲。通過對絲膠突變系的蛋白質組成比較研究，可更深入地了解絲膠蛋白的性能，也可為絲膠作為生物材料利用提供理論基礎。
　　 本博士學位論文的工作主要集中于絲膠蛋白質組、蠶繭解舒機制的研究以及實用家蠶品種選育。全文劃分為兩篇，將屬于基礎研究工作的第1-5章歸于第一篇，有關品種選育的第6-7章歸為第二篇。主要研究內容如下：
　　 1、對絲膠突變系B84與實用品種豐一及其F1、F2、BC1和BC2之間的形態(tài)

3、特征以及繭質進行比較研究。通過觀察比較絲膠突變系B84和豐一的形態(tài)特征，發(fā)現(xiàn)B84雖然具備極為優(yōu)秀的解舒性狀，但是其在產(chǎn)卵、個體大小以及生命力方面都顯著的劣于普通實用蠶品種，無法直接應用于生產(chǎn)。對于生產(chǎn)性狀的調查比較，發(fā)現(xiàn)B84的優(yōu)秀解舒性狀是可遺傳的，后代中擁有高比例B84血統(tǒng)的F1和BC2都表現(xiàn)出相當高的解舒率，這就說明通過分子或者遺傳育種的方法將B84中有關高解舒的基因導入其他實用品種得到高解舒實用蠶品種是有可能的。
　　

4、 2、通過對8個不同繭色以及地理系統(tǒng)的蠶品種的繭層絲膠蛋白質組比較研究，揭示了品種共有的絲膠蛋白以及某些品種所特有的絲膠蛋白。作者在B84繭層中發(fā)現(xiàn)了Ser2蛋白，推測其可能與B84蠶繭的高解舒性能有關，這是該蛋白首次在繭層中被發(fā)現(xiàn)。豐一具有多化性血統(tǒng)，與多化性Nistari擁有共同的特殊條帶，質譜鑒定為一種新的Ser3蛋白。作者還在繭層中觀察到5種Ser1蛋白以及4個新的絲膠蛋白，表明繭層絲膠蛋白組成相當復雜，這可能對絲膠過敏源性原因

5、的尋找有所幫助。經(jīng)翻譯后修飾分析發(fā)現(xiàn)的絲膠蛋白的脂質化和羥基化表明其可能與增強繭層防水以及促進以絲膠為原料的生物膜的形成有關。此外，本文對絲膠蛋白糖基化的分析將有助于探討家蠶的泌絲機理。
　　 3、探討了繭層絲膠蛋白與蠶繭解舒率之間的關系。通過進一步分析B84繭層中Ser2蛋白的質譜數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)這種蛋白極易被糖基化，這可能是B84繭層高解舒的原因之一。對蛋白數(shù)據(jù)庫中的三種主要的絲膠蛋白的氨基酸序列進行疏水性和二級結構預測發(fā)現(xiàn)Ser

6、2蛋白的親水性強、β結構含量低，有利于蠶繭表現(xiàn)出高解舒性能。
　　 4、通過絲膠突變系B84與實用品種豐一及其F1、F2、BC1和BC2的中部絲腺內容物蛋白質組的研究，發(fā)現(xiàn)在中部絲腺內容物中比繭層中有著更多種類的蛋白，原因可能是在吐絲時絲膠蛋白脫水纖維化，變得難以溶解，還有存在于中部絲腺內容物的小分子量絲膠蛋白亞基因為被組裝成大分子絲膠蛋白而不在繭層中出現(xiàn)。通過質譜鑒定證明中部絲腺內容物中含有非絲膠蛋白成分，包括ATP合成酶、肌

7、動蛋白以及14-3-3蛋白等，說明中部絲腺內容物可能具備某些生理功能。絲氨酸蛋白酶抑制劑在豐一和B84中部絲腺內容物中都存在，是家蠶自我保護機制的一種表現(xiàn)。B84中部絲腺內容物中有兩個特有的與糖代謝有關的酶，意味著B84中部絲腺內容物蛋白的糖基化水平更高，推測可能與繭層高解舒有關。在B84的中部絲腺內容物中還發(fā)現(xiàn)了CBP蛋白，是B84繭層呈現(xiàn)黃色的原因。比較豐一和B84中部絲腺內容物差異蛋白的GO分析結果，發(fā)現(xiàn)豐一中部絲腺內容物的功能比

8、B84復雜，大多數(shù)特有GO類型都與細胞組分有關，而從B84的特有GO類型表明其中部絲腺中可能發(fā)生更多的氧化還原反應，影響其絲膠性質。
　　 5、選育了實用家蠶新品種“銀豐×玉珠”。在2006年春季和秋季分別在本實驗室進行比較試驗的基礎上，申請參加家蠶新品種實驗室共同鑒定，于2008年通過蠶新品種實驗室共同鑒定，經(jīng)過2009年和2010年兩年的農(nóng)村試養(yǎng)，省家蠶品審會專家一致認為該品種孵化、眠起齊一，體質較強、好養(yǎng)，繭色白、繭形大、

9、繭層厚、縮皺細、產(chǎn)繭量高、繭絲質優(yōu)，主要性狀優(yōu)于對照種；同意推薦報省品審會審定。
　　 6、利用絲膠突變系的特殊絲膠性質，開展了特殊用途蠶品種的選育。絲膠突變系B84具有不煮繭抽絲、超好的解舒性能以及活蛹繅絲后未脫膠生絲自然蓬松的特點，如果把該性狀導入實用蠶品種有可能改善實用蠶品種的解舒性狀，或者定向選育絲棉用蠶品種有可能改善絲棉的性能。本實驗以B84為父本，選用8個實用蠶品種配制了系列的育種材料，重點選育其中2個材料，結合SD