[发明专利]利用色素蛋白创造家蚕彩色茧的方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物技术、生物工程领域，特别是涉及利用色素蛋白创造家蚕彩色茧的一种方法。

背景技术

生物体能呈现各种各样的颜色，从而构成缤纷多彩的生物世界。生物体的颜色主要取决于两个方面的因素：组织或器官特殊的光学结构和色素物质的存在，即结构色和化学色。家蚕丝蛋白的特殊空间结构赋予了蚕丝珍珠般的光泽，而小分子色素物质的存在则使蚕茧呈现出不同的颜色。正是雍容典雅的光泽、轻盈舒适的触感、良好的衣料悬垂性和曲线性、适中的吸水性以及对人体肌肤的亲和性等固有的优良特性，使得蚕丝被誉为“纤维皇后”。

既然是纤维中的“皇后”，为何蚕丝纤维在五大纤维(棉、麻、毛、丝和人造纤维)中并没有占有很大的市场份额呢？这是由于除了拥有数不胜数的优点以外，天然的蚕丝也具有一些目前无法弥补的缺点：①目前蚕业生产中使用的家蚕品种多为白茧品种，其缫制的生丝用于织布前需要进行染色，而目前蚕丝染色技术尚不够成熟，容易造成染斑、泛黄和脆化；②由于蚕丝的本质是蛋白质，其耐热性、耐晒性能较差，紫外线辐射和染色过程中使用到的苦味酸等化学物质均会引起丝色泛黄。具有如此优良特性的蚕丝却因为上述两个方面的缺点而无法更加全面的推广使用，这不论对蚕业工作者还是对人类的健康，都是一个不小的损失和遗憾。所以，中外的众多学者以解决这两个难题为靶标，从不同的角度进行了不同程度的探讨研究。如提高染色技术、对茧丝蛋白进行改性等都是一些直接而实用的思路，但是长久以来都没能有效地克服蚕丝的缺点。另一种可行的思路就是利用天然的有色茧品种或创造新的彩色茧品种，获得的蚕茧缫丝后不需印染而直接应用于织物。

目前饲养的实用品种几乎全为白茧品种，其实家蚕的茧色丰富多彩，大致可分为黄红茧系和绿茧系两大类。黄红茧系包括淡黄、金黄、肉色、红色、蒿色、锈色等，其茧色源于桑叶中的类胡萝卜素和叶黄素类色素，前者包括β-胡萝卜素和新生β-胡萝卜素，后者包括叶黄素、蒲公英黄质、紫黄质、次黄嘌呤黄质等，其色素分布于丝胶中。绿色茧系的色素则是来自于体内生成的黄酮类色素，其色素分布于丝胶及丝素中。不管是黄红茧系还是绿色茧系，其茧色的形成都由一个或多个复杂的基因控制、涉及到一个纷繁复杂的通路并受到多种因素的影响。色素物质要从桑叶到达丝腺内与丝物质结合，必须要经过家蚕的消化道、透过消化管壁、经过血液、透过丝腺壁而最终与丝素或丝胶结合。在这个过程中，消化道中消化液的作用、中肠壁的透过能力与透过部位、血液的氧化能力、色素物质的移动速度、丝腺壁的透过性、丝腺的吸收部位以及色素物质与丝蛋白的结合能力等均会直接影响到茧色的形成。此外，避开家蚕茧色形成的复杂性不谈，即使桑叶中的色素全部都能够顺利地“过五关斩六将”，进入丝腺并最终形成有色蚕茧，对于家蚕茧色来说，仍然存在着两个关键而难以弥补的问题：①桑叶中的色素种类有限，即使它们能全部进入丝腺参与有色茧的形成，形成的彩茧种类也最多只能包含黄红茧系和绿色茧系的所有颜色，而这些颜色在自然界的所有颜色中仅仅只占了很小的一部分；②除了绿色茧的部分色素存在于丝素中以外，天然彩色茧中的色素几乎都存在于丝胶之中，而丝胶在蚕丝中只起到保护和粘着的作用，在缫丝过程中随着脱胶作用而部分流失，其内的色素对丝织品的颜色非但没有贡献，反而成了一种污染，这也是人们在长期以来的品种选育中利用白茧而淘汰有色茧的最主要原因。

到目前为止，改变和创造有色蚕茧的思路包括以下几种：①通过分子遗传工程改造茧色基因；②添食色素；③利用已有的彩色茧品种育成新的彩茧品种；④突变筛选。这些方法都能在一定程度上改变或创造家蚕有色茧，但其产生的彩色茧都无法摆脱颜色种类受限、色素结合不稳定等天然彩茧所具有的缺陷。