家蠶絲產(chǎn)量性狀分子調控機理的研究及蠶絲性能的改造.pdf

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，取得的主要研究結果如下:
　　1、基于定量蛋白質組學和轉錄組學分析結果對家蠶絲產(chǎn)量性狀分子調控機制的解析
　　本研究采用

3、基于SDS-PAGE和Gel-free的蛋白質組學技術以及轉錄組測序技術，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，相對于轉基因家蠶供體Lan10品種，突變品種ZB的核糖體蛋白在蛋白質和轉錄本水平上的表達量都降低，翻譯相關延伸因子轉錄本水平降低，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、謝關聯(lián)的pathway也增強。這些結果說明，ZB品系絲產(chǎn)量的降低可能主要是絲蛋白合成能力降低、蛋白質降解提前以及能量的非有效利用造成的。研究結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的蛋白質組學和RNA-sequencing轉錄組學分析結果對蠶絲產(chǎn)量性狀分子調控機制的解析
　　研究采用了同重同位素相對與絕對定量(iTRAQ)蛋白質組學技術和轉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)量性狀的分子調控機理。采用后部絲腺為材料，研究新鑒定了139個蛋白質和630個轉錄本。以轉基因家蠶供體Lan10品種為對照，研究結果豐富了家蠶后部絲腺的蛋白質和轉錄本的信息。鑒定到的差異蛋白為89個，其中23個顯著上調，66個顯著下調。鑒定到的差異轉錄本為788個，其中779個上調，9個下調。研究結果進一步證實ZB品系能量的空耗、蛋白質翻譯效率降低以及蛋白質降解水平的提高是其絲蛋白低的關鍵因素。在此基礎上，本研究還進一步發(fā)現(xiàn)，轉錄功

6、能的降低、蛋白質折疊和轉運出錯、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、利用轉基因家蠶生產(chǎn)鈣離子結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合活性的珍珠母貝基質蛋白序列[(AGSGAG)6ASEYDYDDDSDDDDEWD]2，獲得了復合蠶絲。