家蠶絲產(chǎn)量性狀分子調(diào)控機理的研究及蠶絲性能的改造.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、家蠶被馴化來生產(chǎn)蠶絲已經(jīng)有近5千年的歷史。近年來,隨著基因組測序的完善,家蠶已經(jīng)成為一種重要的模式昆蟲,在具有可觀的經(jīng)濟價值的同時,還具有重要的科學研究價值。蠶絲是一種良好的生物材料,不僅可用于制作衣物棉被、飾品等一些高檔消費品,還能夠用作醫(yī)學縫合線等醫(yī)用耗材。與人類的高血壓、糖尿病、肥胖、水稻產(chǎn)量、大豆油含量以及奶牛產(chǎn)奶量這些復雜性狀相似,絲蛋白的合成和分泌是一個由多基因決定的典型的復雜性狀。確定一個復雜性狀的遺傳機制是一項艱巨的工作

2、,因為這些表型的變化常常是由環(huán)境與基因之間的互作而引起的。家蠶與生俱來的優(yōu)越條件,如生命周期短,養(yǎng)殖密度大,安全性高,室內(nèi)飼養(yǎng)條件易于控制等,使其成為研究復雜性狀分子機制的理想模型。同時由于作為生物材料在醫(yī)療事業(yè)上的需要,對蠶絲性能進行改造也是一項非常有意義的工作。本文針對這些科學問題進行了系列的研究探索,取得的主要研究結(jié)果如下:
  1、基于定量蛋白質(zhì)組學和轉(zhuǎn)錄組學分析結(jié)果對家蠶絲產(chǎn)量性狀分子調(diào)控機制的解析
  本研究采用

3、基于SDS-PAGE和Gel-free的蛋白質(zhì)組學技術(shù)以及轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù),以繭絲產(chǎn)量降低的突變品種ZB的后部絲腺為材料,研究蠶絲產(chǎn)量的分子機制。結(jié)果表明,在五齡第三天絲蛋白合成與分泌達到高峰的時期,相對于轉(zhuǎn)基因家蠶供體Lan10品種,突變品種ZB的核糖體蛋白在蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄本水平上的表達量都降低,翻譯相關(guān)延伸因子轉(zhuǎn)錄本水平降低,重要的絲蛋白成分表達量也降低,相反,蛋白酶體關(guān)聯(lián)的pathway增強,包括氧化磷酸化、糖酵解和三羧酸循環(huán)等能量代

4、謝關(guān)聯(lián)的pathway也增強。這些結(jié)果說明,ZB品系絲產(chǎn)量的降低可能主要是絲蛋白合成能力降低、蛋白質(zhì)降解提前以及能量的非有效利用造成的。研究結(jié)果為今后培育家蠶絲高產(chǎn)品種奠定了分子基礎。
  2、基于iTRAQ的蛋白質(zhì)組學和RNA-sequencing轉(zhuǎn)錄組學分析結(jié)果對蠶絲產(chǎn)量性狀分子調(diào)控機制的解析
  研究采用了同重同位素相對與絕對定量(iTRAQ)蛋白質(zhì)組學技術(shù)和轉(zhuǎn)錄組分析中的新外顯子的數(shù)據(jù)信息來進一步研究ZB家蠶品種家蠶

5、絲產(chǎn)量性狀的分子調(diào)控機理。采用后部絲腺為材料,研究新鑒定了139個蛋白質(zhì)和630個轉(zhuǎn)錄本。以轉(zhuǎn)基因家蠶供體Lan10品種為對照,研究結(jié)果豐富了家蠶后部絲腺的蛋白質(zhì)和轉(zhuǎn)錄本的信息。鑒定到的差異蛋白為89個,其中23個顯著上調(diào),66個顯著下調(diào)。鑒定到的差異轉(zhuǎn)錄本為788個,其中779個上調(diào),9個下調(diào)。研究結(jié)果進一步證實ZB品系能量的空耗、蛋白質(zhì)翻譯效率降低以及蛋白質(zhì)降解水平的提高是其絲蛋白低的關(guān)鍵因素。在此基礎上,本研究還進一步發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)錄功

6、能的降低、蛋白質(zhì)折疊和轉(zhuǎn)運出錯、絲蛋白主要成分表達量的降低以及后部絲腺器官生長發(fā)育的減緩可能是導致ZB品系絲蛋白產(chǎn)量降低的另外幾個重要原因。
  3、利用轉(zhuǎn)基因家蠶生產(chǎn)鈣離子結(jié)合蛋白活性生物材料的研究
  家蠶絲蛋白與生俱來的一些優(yōu)越性能使其非常適合作為多種生物材料。在本研究中,利用家蠶后部絲腺生物反應器表達了具有鈣離子結(jié)合活性的珍珠母貝基質(zhì)蛋白序列[(AGSGAG)6ASEYDYDDDSDDDDEWD]2,獲得了復合蠶絲。

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