家蠶天然彩色繭品種CBP基因的結(jié)構(gòu)和表達(dá)分析及類胡蘿卜素差異.pdf

1、家蠶是鱗翅目的模式生物，家蠶對(duì)色素的吸收、修飾和轉(zhuǎn)運(yùn)等過(guò)程受到復(fù)雜的基因調(diào)控，家蠶繭色的調(diào)控機(jī)理研究已經(jīng)成為動(dòng)物色素吸收調(diào)控的主要研究平臺(tái)之一。家蠶是一種產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)昆蟲(chóng)，國(guó)內(nèi)外絲綢生產(chǎn)普遍使用白色蠶繭，通過(guò)化學(xué)染色獲得彩色絲綢，大量的印染等加工廢水是工業(yè)污水主要來(lái)源之一。家蠶天然彩色繭的開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)化利用，有望為絲綢業(yè)帶來(lái)綠色活力。研究家蠶對(duì)色素吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)的分子機(jī)制，對(duì)了解包括人類等動(dòng)物色素形成和調(diào)控機(jī)理，培育家蠶優(yōu)良有色繭品種，都

2、有非常積極的意義。
　　 類胡蘿卜素結(jié)合蛋白基因(CBP)是黃繭色形成的關(guān)鍵基因，CBP基因結(jié)構(gòu)引起的mRNA表達(dá)差異是黃繭繭色區(qū)別于白繭繭色的重要原因。目前，少有對(duì)不同繭色品種家蠶CBP基因結(jié)構(gòu)和表達(dá)的比較分析報(bào)道，CBP基因的發(fā)育表達(dá)規(guī)律也尚待揭示，特別是結(jié)合家蠶類胡蘿卜素分布的調(diào)查，將為建立基礎(chǔ)的品種分子數(shù)據(jù)提供依據(jù)。
　　 本文采用生物信息學(xué)、PCR和RT-PCR技術(shù)、Southern雜交、RACE技術(shù)、類胡蘿卜

3、素的紫外可見(jiàn)分析等方法，對(duì)不同繭色家蠶品種CBP基因結(jié)構(gòu)和發(fā)育表達(dá)規(guī)律，及其與類胡蘿卜素分布之間的關(guān)系進(jìn)行了詳細(xì)分析。
　　 結(jié)果：發(fā)現(xiàn)，
　　 1．CBP基因至少具有4種不同的結(jié)構(gòu)，所調(diào)查的家蠶黃繭品種含有2到3種CBP基因結(jié)構(gòu)，白繭和綠繭品種均只含有1種序列不同的CBP基因結(jié)構(gòu)；家蠶黃繭品種CBP基因結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄區(qū)別于綠繭和白繭品種。CBP基因在調(diào)查的家蠶各個(gè)發(fā)育階段包括幼蟲(chóng)期和蛹期均有轉(zhuǎn)錄，但具有繭色品種間

4、發(fā)育時(shí)期和組織的表達(dá)差異。家蠶黃繭品種CBPmRNA的表達(dá)分布不同于白繭和綠繭品種，表現(xiàn)為轉(zhuǎn)錄本數(shù)量和序列的差異。4齡幼蟲(chóng)期絲腺CBPmRNA的表達(dá)受到抑制，但在其它組織如生殖腺中則正常表達(dá)。
　　 2．不同于已發(fā)表文獻(xiàn)，家蠶黃繭品種如N4等CBP基因可同時(shí)表達(dá)一系列序列高度同源的轉(zhuǎn)錄本，這種轉(zhuǎn)錄方式不受發(fā)育時(shí)期限制，并可能存在品種間轉(zhuǎn)錄本的區(qū)別，轉(zhuǎn)錄本之間序列的差異主要在5’非翻譯區(qū)，但也有涉及編碼區(qū)刪減的。家蠶白繭C108品

5、種和7個(gè)綠繭品種都未發(fā)現(xiàn)類似轉(zhuǎn)錄方式，在發(fā)育的各個(gè)時(shí)期均只表達(dá)一種轉(zhuǎn)錄本。家蠶不同繭色品種CBP轉(zhuǎn)錄方式的差異可能主要來(lái)自基因結(jié)構(gòu)的不同。
　　 3．家蠶黃繭品種如N4等CBP基因位點(diǎn)存在其它選擇性剪切轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物，轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物序列的差異在5’非翻譯區(qū)，其開(kāi)放閱讀框與CBP高度同源但長(zhǎng)度較短，表達(dá)具有相似的調(diào)控規(guī)律。已經(jīng)確認(rèn)的13種選擇性剪切轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物中，2種mRNA可表達(dá)，且不受繭色品種限制。
　　 4．所調(diào)查的家蠶品種間存在類

6、胡蘿卜素吸收的差異。7個(gè)綠繭和2個(gè)白繭品種都不吸收類胡蘿卜素，提示與這些品種類胡蘿卜素的主要吸收組織僅可表達(dá)不完整CBPmRNA相關(guān)。12個(gè)黃繭品種類胡蘿卜素的吸收受到發(fā)育調(diào)節(jié)，組織間分布不同，表現(xiàn)為：4齡幼蟲(chóng)期類胡蘿卜素的組織分布相似，尤其絲腺類胡蘿卜素含量很低，可能源于CBPmRNA的表達(dá)受到抑制；5齡幼蟲(chóng)期類胡蘿卜素含量顯著高于其它時(shí)期，其組織分布有品種間差異，可能反映出了品種的發(fā)育特征和繭色差異，但不能反映出類胡蘿卜素吸收能力的