[发明专利]分泌的丝素原纤中含有丝胶蛋白质的家蚕品种选育方法

说明书

本发明提供了一种分泌的丝素原纤中含有丝胶蛋白质的家蚕品种选育方法，包括以下步骤：以后部丝腺合成和分泌丝胶蛋白的日本系统品种转基因突变体的雌蛾为母本，与二化性杂交组合的日本系统蚕品种的雄蛾交配，进一步利用自交、回交、标记基因追踪等方法，育成后部丝腺高效表达丝胶蛋白的日本系统原种；将育成的日本系统原种直接与上述二化性杂交组合中的中国系统原种杂交，育成分泌的丝素原纤中含有丝胶蛋白质的家蚕杂交组合品种。本发明的方法能够高效、快捷地将生产普通蚕茧的家蚕杂交品种选育成为分泌的丝素原纤中含有丝胶蛋白质的家蚕，进而获得纤维性能改变的新型家蚕丝纤维，适用于商业化育种需求。

技术领域

本发明涉及特殊用途家蚕品种选育领域，具体涉及一种能够高效、快捷地将生产普通蚕茧的家蚕杂交品种选育成为生产的丝素纤维中含有丝胶蛋白质的突变体家蚕品种选育方法。

背景技术

家蚕是应用了数千年的绢丝昆虫，家蚕成熟幼虫所吐茧丝生产的丝纤维被誉为纤维皇后。家蚕丝腺是合成和分泌丝蛋白的特化器官，是人类驯化、选择和改造家蚕的主要对象。家蚕丝腺的蛋白质合成与分泌功能决定了蚕茧的产量和质量，也从根本上影响着整个蚕丝产业主要的产量和质量水平。改良丝腺合成的蛋白质纤维成分是养蚕业世界瞩目的重大课题。

家蚕丝腺分前部丝腺、中部丝腺和后部丝腺三个功能区域。前部丝腺是丝蛋白输出体外的管道，中部丝腺和后部丝腺分别是丝胶蛋白质和丝素蛋白质的合成和分泌部位。后部丝腺合成的丝素蛋白质是一种具有β折叠结晶结构、坚韧而有弹性、水不溶性高分子量纤维蛋白质，占茧丝总量的70-80％，是制作丝绸等纺织品的基本原料，由丝素轻链(lightchain，Fib-L)、重链(heavy chain，Fib-H)和P25蛋白以6：6：1的摩尔比组成复合体，作为丝素的基本结构单位(Inoue,2000)，P25蛋白又称为纤维六聚素(fibrohexamerin，Fhx/P25)(Yamaguchi et al.，1989；Sprague 1975；Couble et al.，1983)。家蚕幼虫期在后部丝腺细胞合成的丝素蛋白质不断向腺腔分泌，并逐渐由后部丝腺的腺腔向中部丝腺的腺腔移动。家蚕幼虫在成熟后吐丝结茧过程中，丝素蛋白质分子不断聚合成直径为0.1μm左右、断面呈不规则圆形的原纤维，这种也被称为原纤的原纤维进一步紧密集束而成蚕丝的丝素“芯”。原纤是由结晶纤维和非结晶纤维分子聚合体沿铀向交替串联而成。原纤间紧密相靠，通过周缘分子侧链牢固联接，无间质充填，这是丝素纤维特殊光泽和能够生产超细蛋白质纤维的分子基础。

家蚕丝腺中的丝素原纤在形成丝素纤维和向前部移动的过程中，在中部丝腺先后被包裹了4层丝胶蛋白，其中最内层的是丝胶基因Ser1编码的4种mRNA，即Ser1A(2.8kb)、Ser1B(4kb)、Ser1C(10kb)和Ser1D(9kb)翻译的4种丝胶蛋白质(Michaille et al.，1986)，外层是Ser2和Ser3基因编码的3种mRNA，即Ser2A(5.4kb)、Ser2B(3.1kb)(Kludkiewicz etal.，2009)和Ser3(9kb)翻译的3种丝胶蛋白质(Takasu et al.，2007)。家蚕丝胶蛋白质占茧丝总量的20-30％，含有β结构，但无α螺旋结构，分子构象主要为无规卷曲，分子空间结构松散、无序。丝胶蛋白中的甘氨酸、丙氨酸和酪氨酸含量显著低于丝素蛋白，并且游离氨基酸含量显著高于丝素。丝胶蛋白链上有许多精氨酸、赖氨酸、谷氨酸、甲硫氨酸、色氨酸、酪氨酸等长侧链氨基酸，多肽链表面还含有-OH、-COOH、-NH₂等极性亲水基团。因此，丝胶蛋白具有优异的吸湿、保湿和吸除异味等作用。其中，丝胶蛋白SER3的吸水性和流动性显著高于Ser1基因翻译的4种丝胶蛋白质。已有研究表明，家蚕丝胶蛋白质还具有很好的抗氧化、抗菌和抗紫外线功能。丝胶蛋白质中丝氨酸含量高达30％以上(朱良均等，1997)，其在化妆品中的作用类似于人类皮肤角质层中天然保湿因子。