天然彩色丝胶茧家蚕品种的培育现状及应用展望

随着经济的快速发展和社会的不断进步,市场对蚕丝产品的需求呈现多元化的趋势,彩色丝胶茧家蚕品种应运而生。概述了目前我国天然彩色茧和彩色丝胶茧家蚕品种的培育现状,介绍了丝胶蛋白具有的良好水溶性、促细胞增殖活性、抗氧化活性和酪氨酸酶抑制活性等优点,以及丝胶蛋白在生物医学、化妆品和食品等领域中的最新应用,展望了天然彩色丝胶茧家蚕品种的应用前景。     

家蚕天然茧色形成机制的研究进展

家蚕天然茧色有白、黄、红等多种颜色，其色素成分主要分为类胡萝卜、素系色素和类黄酮系色素。本文从茧色来源、控制类胡萝卜素系色素在蚕茧中着色的相关基因和类黄酮系色素及控制其在蚕茧中着色的相关基囚的研究进行了综述，为有效利用家蚕天然茧色形成机制的研究提供参考。     

家蚕黄茧候选基因Cameo1和Cameo2在不同茧色品种的表达差异与功能分析

外层黄茧C基因是家蚕对体内类胡萝卜素选择性吸收的关键基因之一。以13个黄红茧系品种(包括1个限性黄茧品种)、7个绿茧系品种、1个白色茧品种为材料,采用RT-PCR方法,检测和分析C基因的2个候选基因Cameo1和Cameo2在4龄和5龄幼虫不同组织的表达差异。结果表明,丝腺对黄茧色素类胡萝卜素的吸收不依赖于Cameo1基因的表达,Cameo1基因表达没有茧色和性别特异性,其蛋白产物可能没有直接参与黄茧色素吸收,而是作为B族清道夫受体家族(SCRB)成员在家蚕免疫系统中发挥作用;虽然Cameo2基因的蛋白产物介导了中肠中的黄色茧主要色素成分叶黄素的主动运输方式,但Came-o2基因不只是在家蚕黄色茧品种中肠的特异表达基因,Cameo2基因在家蚕中肠以外的组织表达特异性与这些组织的黄茧色素积累密切关联,生殖腺可能是比中肠和丝腺更加重要的Cameo2基因表达和作用的组织。     

家蚕不同茧色品种中尿苷二磷酸-葡萄糖基转移酶(UGT)基因的表达差异

尿苷二磷酸-葡萄糖基转移酶(UGT)是动物糖基化作用的关键酶。黄酮类色素是家蚕天然彩色茧中主要色素之一,桑叶中的黄酮色素在蚕体内需通过糖基化修饰才能够进行生物转化。为了研究UGT对家蚕茧色的影响,选取在家蚕绿色茧品种大造丝腺或中肠中有表达的7个家蚕UGT基因(UGT59、UGT30、UGT60、UGT34、UGT86、UGT89、UGT65),用RT-PCR方法对这些基因在白茧品种C108和皓月、绿茧品种大造和G1、黄茧品种Y12和黄茧限性品种Ys的丝腺、中肠和生殖腺组织中的表达进行了定性与定量分析。结果显示,上述品种中UGT89和UGT65基因只在丝腺特异表达;UGT86基因在丝腺的表达量最高,无茧色特异性;UGT60和UGT34基因在有色茧品种的中肠组织特异性表达;UGT59和UGT30基因在绿茧品种的丝腺和中肠组织特异性高量表达,UGT30基因在不同茧色品种还存在mRNA转录本的差异,显示出茧色特异性。对限性黄茧品种Ys的调查显示,UGT60和UGT86基因的表达在生殖腺存在性别差异,而在丝腺和中肠组织没有性别差异。提示UGT60和UGT34基因的表达与天然彩色茧色素在中肠的吸收有关,UGT59和UGT30基因表达与绿茧色形成有关,而UGT60和UGT86基因在生殖腺的差异表达与性别可能存在关联。     

家蚕有色茧丝胶含量的分析

采用水煮法和皂碱脱胶法测定有色茧的丝胶含量,为有色茧缫制彩色丝和丝胶的利用提供技术方法和科学参数,结果表明,水煮法测得丝胶含量为:黄茧24.31%、绿茧27.28%、白茧20.13%;皂碱脱胶法测得丝胶含量为:黄茧33.53%、绿茧32.81%、白茧26.93%。皂碱脱胶法比水煮法准确且脱胶完全;有色茧的丝胶含量比白茧高。     

家蚕绵茧突变品系中部丝腺的差异蛋白组学分析

为了获取与家蚕绵茧突变形成相关蛋白质的基础信息,采用蛋白质双向电泳技术对结茧性状具有明显差异的正常茧、绵茧、丝胶茧3个家蚕品系5龄期幼虫中部丝腺不同区段的蛋白质进行双向电泳(2-DE)分析,图谱中的蛋白点主要集中在分子质量14～70 kD、等电点(pI)4～9的区域。采用基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF-MS)技术对部分表达量差异显著的蛋白点进行鉴定,获得35种可信的蛋白质,绵茧突变品系与正常茧、丝胶茧品系相比表达量有显著差异的蛋白质包括参与能量代谢、蛋白质合成等生物学过程的功能蛋白质,其中丝氨酸蛋白酶抑制剂16(serpin16)和丝氨酸蛋白酶抑制剂18(serpin18)可能与家蚕绵茧突变形成相关。     

家蚕黄茧近等基因系SSH文库的构建及部分EST序列分析

以家蚕黄茧品系KY(YYCC)和白茧品系C108(+Y+Y+C+C)组配黄茧(C)近等基因系。挑取回交11代的黄茧(C)近等基因系群体中的黄血个体的黄色和浅黄色中部丝腺作为实验材料,构建家蚕黄茧近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。通过对SSHcDNA文库中随机挑选的104个阳性克隆测序和聚类拼接,得到15个假定基因(contig)、25个已知功能基因(unigenes)和5个未知功能基因(unknown)。获得的表达序列标签(EST)经Blast比对和同源性分析,初步发现这些基因参与家蚕体内能量代谢、基因转录、信号传导、物质转运、细胞生长分裂、细胞结构形成、蛋白质合成与降解、核酸及蛋白质加工、机体防御等诸多生物学过程。分析结果可作为深入研究家蚕茧着色分子机制的基础信息。     

家蚕黄绿型茧色限性新品系选育研究

为创建黄绿型茧色限性家蚕新品系,采用黄白型茧色限性材料与绿茧品种杂交、回交,通过系统选择,成功选育形成2个黄绿型茧色限性新品系,分别为限RG01和限RG02,并测定其茧层色素含量与SOD活性,结果表明同一品系中雌茧(黄茧)茧层β-胡萝卜素含量远高于同品系的雄茧(绿茧),各种颜色的茧层SOD活性差异相对较小;以2个黄绿型新品系组配形成杂交种亦表现为雌蚕营黄茧、雄蚕营绿茧的特性。     

家蚕黄血近等基因系SSH文库的构建及部分EST的序列分析

以家蚕黄血品系KY和白血品系HB构建家蚕黄血近等基因系。用回交18代的家蚕黄血基因(Y)近等基因系群体中的黄血个体和白血个体中肠为材料,构建了家蚕黄血近等基因系抑制消减杂交(SSH)cDNA文库。从该抑制消减杂交cDNA文库随机挑选出46个阳性克隆进行测序,并用CAP3软件聚类拼接,得到4个假定基因(contig)和9个已知功能基因(unigenes)。通过BLAST比对和对所得表达序列标签(EST)的同源分析表明,这些基因主要涉及能量代谢因子、RNA分子水平相关调节因子、酶类、结构蛋白等,由此初步探明了参与黄血基因(Y)协同作用的相关基因表达蛋白的种类和数量,可为进一步研究蚕茧着色的分子机制及通过遗传选择培育天然有色茧品种提供基础信息。     

天然彩色茧正悄悄的被企业青睐

家蚕天然彩色茧、丝及其产品生产,对减少环境污染、促进人类健康,对进一步巩固和提升蚕丝作为纤维皇后的地位有着十分重要的意义。天然彩色桑蚕丝的色素来源于桑叶中的天然色素或蚕体内自身合成的生物色素,无毒无害、色泽柔和艳丽,部分色泽甚至无法染色形成。天然彩色桑蚕丝内部具有很好的微空隙结构,天然黄色家蚕丝的颜色鲜艳,光泽感优于普通白色家蚕丝和柞蚕丝。     

樗蚕茧丝特性及丝绵加工的研究

樗蚕茧解舒困难,缫丝易落绪,不好缫丝,以目前的技术条件,樗蚕茧只可做绢纺原料。利用本研究制订的煮茧和解舒工艺,缫得的茧丝长平均在300~400m左右,人工室内育茧的丝长最长409.5m;人工室外育茧的丝长最长478.13m。人工室外育樗蚕茧丝胶含量为25.29%,略高于人工室内樗蚕茧;茧层练减率为33.89%,略高于人工室内育樗蚕茧。用樗蚕茧加工制成的绵片疏松而有弹性。     

家蚕荧光茧色判性蚕品种荧光、春玉的育成及其一代杂交种的选配

用３６５０Ａ紫外线进行荧光选茧，定向交配，运用原种自系分离及杂交育种等方法育成荧光茧色判性蚕品种荧光、春玉，其蚕茧在紫外线下，雌茧和雄茧分别呈现白色和黄色荧光，准确率达１００％和９５％；对荧光茧色判性蚕品种荧光×春玉，进行了５省联合鉴定，主要经济性状优良，达到实用化蚕品种的水平。     

家蚕绿色茧品种G_1的茧色性状遗传及不同茧色蚕体组织的黄酮类化合物含量分析

为了探究绿茧系家蚕品种的茧色性状遗传规律,以家蚕绿茧品种G1和白茧品种C108为亲本,配制正反交F1及其自交F2和回交代等多种群体材料,茧色分离调查结果显示:F1为浅绿色茧;自交F2呈现白色茧∶浅绿色茧∶绿色茧=1∶2∶1的分离比;回交后代(C108×G1)×G1、G1×(G1×C108)均呈现绿色茧∶浅绿色茧=1∶1的分离比,而C108×(G1×C108)呈现白色茧∶浅绿色茧=1∶1的分离比。此结果说明家蚕品种G1的绿茧性状对白茧性状为不完全显性遗传。家蚕绿茧系的显色物质为黄酮类化合物,分析不同茧色蚕体组织中的黄酮类化合物含量是研究色素代谢与绿色茧呈色机制的重要途径之一。采用NaNO2-Al(NO3)3-NaOH比色法,测定亲本绿茧品种G1、白茧品种C108和(G1×C108)F1的幼虫中肠、血液、丝腺组织在整个5龄期的黄酮类化合物含量以及茧层中的黄酮类化合物含量,结果显示:3种茧色个体的中肠组织的黄酮类化合物含量无明显差异,推测其合成黄酮类化合物的能力相当;中肠组织与血液中的黄酮类化合物含量与茧色没有明显关系;丝腺组织和茧层中黄酮类化合物含量以G1最高,(G1×C108)F1居中,C108最低。此结果说明绿茧色的深浅与丝腺和茧层中的黄酮类化合物含量表现出良好的一致性。     

家蚕有色茧主要色素物质在幼虫体内的代谢变化

为探讨有色茧色素物质在蚕体内的代谢机制,检测了有色茧主要色素物质的含量及其在家蚕5龄幼虫不同时期中肠、血液、丝腺组织中的消长变化,分析色素物质从中肠进入血液再转运到丝腺的时序差异。有色茧中,黄茧的色素以类胡萝卜素化合物为主,绿茧的色素以黄酮类化合物为主。黄酮类化合物、类胡萝卜素化合物在家蚕5龄幼虫中肠、血液、中部丝腺、后部丝腺中的含量均呈现龄初低、龄末高的趋势,其中,黄酮类化合物在熟蚕组织中的含量是中肠>血液>中部丝腺>后部丝腺;类胡萝卜素化合物在熟蚕组织中的含量是中部丝腺>后部丝腺>中肠>血液。2种色素物质含量变幅最大的是后部丝腺组织,结黄茧蚕和结绿茧蚕的黄酮类化合物分别增加406.55%、202.50%,类胡萝卜素化合物分别增加211.80%、250.84%。黄酮类化合物在5龄幼虫丝腺组织的绝对含量是结绿茧蚕大于结黄茧蚕,类胡萝卜素化合物在5龄幼虫丝腺组织的绝对含量是结黄茧蚕显著大于结绿茧蚕,与在不同颜色蚕茧中检测到的2种色素物质含量一致。研究结果提示:黄酮类化合物在5龄幼虫中肠组织中积累较多,类胡萝卜素化合物在丝腺组织中积累较多;丝腺组织中2种色素物质的含量与茧色密切相关;来自桑叶中的2种色素物质经中肠消化吸收后,再通过血液进入丝腺组织并产生累积效应。     

家蚕品种“菁松×皓月”的蚕茧荧光显色判性改育试验

菁松×皓月是生产上推广量最大的春用多丝量家蚕品种,根据家蚕茧荧光色的遗传机制,将该品种改育成具有蚕茧荧光显色判性性状的品种。对蚕茧有多种荧光显色的菁松通过系统分离方法,对蚕茧单一荧光显色的皓月通过杂交导入荧光伴性基因Fx及定向培育的方法,将2个品种均改育成雄蚕茧为黄荧光色、雌蚕茧为紫荧光色的品种,其荧光判性准确率达到100%。2个改育的品种暂命名为苏杰、豪胜。实验室饲养鉴定成绩表明改育品种杂交组合苏杰×豪胜的幼虫比菁松×皓月发育快,体质更强健,但全茧量略低;缫丝鉴定苏杰×豪胜的茧丝纤度2.686 dtex,洁净95.5分,茧丝长1 300 m以上,解舒率75%以上,并且生丝匀度好。改育品种杂交组合苏杰×豪胜的主要经济性状成绩与菁松×皓月相仿,在生产上推广应用可以达到雌雄蚕茧分别缫丝和提高蚕种制造鉴蛹工效的目的。     

黄血抑制纯合系白银的选育初报

从欧系品种中筛选出黄血抑制基因 ,并将其导入皮斑限性实用蚕品种 871中 ,选除不良基因 ,经纯合固定 ,得到综合性状优良的皮斑限性黄血抑制纯合系统 ,命名为白银 (♀IIW+p, IIZZ)。在茧形上 ,一方偏中系选择 ,另一方偏欧系选择 ,分别建立白银A 系及白银B 系。与限性黄茧 (♀iiWYZ , iiZZ)对交 ,F1代全为白茧 ,有望使限性黄茧实用化     

缩皱与蚕茧解舒的关系

通过调查优良蚕品种在不同上蔟环境中结成的蚕茧缩皱,发现市温多湿环境中上蔟的蚕茧缩皱粗、乱、深,茧层丝溶推率较低,解舒率。适温环境中上蔟的蚕茧缩皱细、齐、浅,丝脱溶推率市,解舒优。缩皱粗细与解舒率、解舒丝长吁极显著的正相关性。     

限性黄茧品种“蜀·黄×川·白”的育成

限性黄茧品种能提高蚕种制造的雌雄鉴别效率,雌蚕丝呈天然金黄色,雄蚕丝为高品位生丝。采用杂交育种并结合抗逆性选拔方法,育成综合经济性状优良的限性黄茧品种蜀、黄、川、白,经配合力测定,筛选出四元杂交组合蜀.黄×川.白。实验室饲养和农村生产鉴定表明,新品种杂交组合茧层厚,丝量多,强健性、产茧量达到对照品种菁松×皓月的水平。缫丝鉴定表明,新品种杂交组合的雌蚕丝金黄色,茧丝长较短,纤度较粗;而雄蚕丝洁白,各项茧丝性状指标均优于对照品种,茧丝长长,纤度细,解舒优,一粒茧丝长达到1 397 m,解舒丝长1 244 m,洁净98.00分,鲜毛茧出丝率21.78%,比对照高2.23%。     

彩色茧（金黄色）新品种金秋×初日永康试养初报

家蚕新品种金秋×初日除具有天然金黄色蚕茧性状外，其它各项经济性状与对照种秋丰×白玉相仿。但在气候比较恶劣的环境下，金秋×初日明显的表现出强健性高，发病率低，是一对能适合适度规模化省力化饲养，特别是在饲养条件比较差的环境下取得稳产的优良品种。