家蠶天然彩色繭品種CBP基因的結構和表達分析及類胡蘿卜素差異.pdf

1、家蠶是鱗翅目的模式生物，家蠶對色素的吸收、修飾和轉運等過程受到復雜的基因調(diào)控，家蠶繭色的調(diào)控機理研究已經(jīng)成為動物色素吸收調(diào)控的主要研究平臺之一。家蠶是一種產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的經(jīng)濟昆蟲，國內(nèi)外絲綢生產(chǎn)普遍使用白色蠶繭，通過化學染色獲得彩色絲綢，大量的印染等加工廢水是工業(yè)污水主要來源之一。家蠶天然彩色繭的開發(fā)與產(chǎn)業(yè)化利用，有望為絲綢業(yè)帶來綠色活力。研究家蠶對色素吸收和轉運的分子機制，對了解包括人類等動物色素形成和調(diào)控機理，培育家蠶優(yōu)良有色繭品種，都

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

3、素的紫外可見分析等方法，對不同繭色家蠶品種CBP基因結構和發(fā)育表達規(guī)律，及其與類胡蘿卜素分布之間的關系進行了詳細分析。
　　 結果：發(fā)現(xiàn)，
　　 1．CBP基因至少具有4種不同的結構，所調(diào)查的家蠶黃繭品種含有2到3種CBP基因結構，白繭和綠繭品種均只含有1種序列不同的CBP基因結構；家蠶黃繭品種CBP基因結構的特點導致其轉錄區(qū)別于綠繭和白繭品種。CBP基因在調(diào)查的家蠶各個發(fā)育階段包括幼蟲期和蛹期均有轉錄，但具有繭色品種間

4、發(fā)育時期和組織的表達差異。家蠶黃繭品種CBPmRNA的表達分布不同于白繭和綠繭品種，表現(xiàn)為轉錄本數(shù)量和序列的差異。4齡幼蟲期絲腺CBPmRNA的表達受到抑制，但在其它組織如生殖腺中則正常表達。
　　 2．不同于已發(fā)表文獻，家蠶黃繭品種如N4等CBP基因可同時表達一系列序列高度同源的轉錄本，這種轉錄方式不受發(fā)育時期限制，并可能存在品種間轉錄本的區(qū)別，轉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個綠繭品種都未發(fā)現(xiàn)類似轉錄方式，在發(fā)育的各個時期均只表達一種轉錄本。家蠶不同繭色品種CBP轉錄方式的差異可能主要來自基因結構的不同。
　　 3．家蠶黃繭品種如N4等CBP基因位點存在其它選擇性剪切轉錄產(chǎn)物，轉錄產(chǎn)物序列的差異在5’非翻譯區(qū)，其開放閱讀框與CBP高度同源但長度較短，表達具有相似的調(diào)控規(guī)律。已經(jīng)確認的13種選擇性剪切轉錄產(chǎn)物中，2種mRNA可表達，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個綠繭和2個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不完整CBPmRNA相關。12個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的表達受到抑制；5齡幼蟲期類胡蘿卜素含量顯著高于其它時期，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