家蚕Period基因或蛋白在家蚕育种和家蚕茧生产中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种家蚕Period基因或蛋白在家蚕育种和家蚕茧生产的应用，具体地，在家蚕育种或家蚕茧生产时抑制SEQ ID NO.1所示基因或SEQID NO.2所示蛋白的表达，培育丝绵生产专用蚕品种，提高蚕茧的蚕茧层厚度和全茧量，提高蚕茧的出丝率，以及提高茧丝纤维中丝素蛋白质的含量。本发明专利技术通过抑制家蚕Period基因表达，显著促进了后部丝腺发育，在提高蚕茧产量的同时，显著地升高了茧丝纤维中的丝素蛋白质的含量比例，有效提高干茧出丝率，还能够稳定改变家蚕成熟幼虫所结茧的形状。改变家蚕成熟幼虫所结茧的形状。改变家蚕成熟幼虫所结茧的形状。

【技术实现步骤摘要】
家蚕Period基因或蛋白在家蚕育种和家蚕茧生产中的应用


[0001]本专利技术涉及养蚕学
，尤其涉及一种家蚕Period基因或蛋白在家蚕育种和家蚕茧生产中的应用。

技术介绍

[0002]饲养家蚕(Bombyx mori)生产蚕茧的养蚕生产和加工家蚕茧丝的丝织生产是中国的传统和优势产业。家蚕的茧丝98％以上是蛋白质，包括纤维蛋白质丝素和非纤维蛋白质丝胶。茧丝蛋白质由幼虫期特别发达的丝腺组织合成并分泌和储存在丝腺的腺腔中，其中丝胶蛋白质完全由中部丝腺细胞合成，而丝素蛋白质绝大部分由后部丝腺细胞合成，少量由中部丝腺后区合成。家蚕成熟幼虫的后部丝腺的腺腔中的丝素蛋白，以蛋白质多聚体亚稳态的高浓度水溶液胶体缓慢向中部丝腺移动，进入中部丝腺后，表面逐渐被丝胶蛋白质水溶液包围。在中部丝腺腔内移动中的丝素蛋白，发生失水和金属离子含量的变化，出现分子聚合度和水溶液胶体的比粘度增加等丝素成熟变化；进一步在幼虫成熟吐丝结茧时，受腺腔内压力的作用，丝素被推送到管径急剧减小的前部丝腺，发生分子纤维化等丝素成纤维变化，最后通过榨丝区和吐丝孔吐出体外，成为纤维化的丝素蛋白质，即茧丝的丝芯，其纤维外层包裹了水溶性的丝胶蛋白质(冯丽春等，2015.)。家蚕茧由于丝纤维的表面的水溶性丝胶蛋白质在脱水干燥过程中发生相互粘连，形成紧密的茧壳层。
[0003]家蚕茧的主要加工方式有两类，一类是通过缫丝加工成织绸等用途的超长纤维生丝，另一类是制成被用或无纺布材料等用途的絮状丝绵，两类产品加工的工艺和技术都是利用部分溶解茧丝纤维的丝胶蛋白质来解离蚕茧的紧密粘连的茧壳层，所不同的是生丝生产要求蚕茧符合机器或手工缫丝所需的规则的茧形，还要求茧丝纤维表面有较高的稳定的丝胶含量，以保证很高的茧丝纤维的解舒率，而丝绵加工过程中对茧型和茧丝的解舒率没有要求，茧丝纤维表面的丝胶含量可以有更大的变化范围。
[0004]无论是生丝生产还是丝绵生产，最终产品真正需要的只是丝素，丝胶则需要被除去。丝绵的主要用途是生产丝绵被，以蓬松度为标志的通透性和保暖性是丝绵的主要性能要求。纺织工程的生产技术是通过高温碱水精练脱胶，充分去除茧丝纤维表面的丝胶蛋白质层，保证丝绵的纤维蓬松度和舒适性。因此，家蚕品种培育过程中，大幅度降低茧丝中丝胶蛋白质的含量、提高丝素蛋白质的含量，是提高丝绵的品质和生产效率的有效途径。
[0005]近年来，丝绵生产和使用量快速增加，已经超过家蚕丝生产量的35％，并且还在不断增加，培育丝绵生产专用蚕品种需求十分迫切。现有的遗传突变体绵茧家蚕遗传资源，生产的蚕茧的丝纤维中丝胶蛋白质含量比常规蚕品种降低30％
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50％，但由于中部丝腺严重退化或畸形，突出的问题是丝腺整体功能退化，茧丝产量很低，因此养蚕生产还没有实用性家蚕品种选育成功的报道。通过遗传工程手段敲除或敲降中部丝腺细胞中的丝胶蛋白质基因表达，则普遍出现丝腺发育畸形和茧丝产量显著降低、家蚕个体生命力显著下降等问题。因此，研究发现丝腺发育或丝腺细胞丝蛋白质合成调控的新机制，是开发提高家蚕茧丝纤维的丝素和丝胶蛋白质相对含量的控制技术，提高丝绵的品质和生产效率的有效途径。
NO.2所示蛋白的表达。
[0020]进一步地，抑制BmPeriod基因或蛋白的物质在家蚕茧生产中的应用。
[0021]进一步地，蚕茧的蚕茧层厚度和/或全茧量增加。
[0022]进一步地，蚕茧的出丝率提高。
[0023]进一步地，蚕茧的茧丝纤维中丝素蛋白质的含量提高。
[0024]本专利技术首次发现，通过抑制BmPeriod基因表达可使成熟幼虫的丝腺占身体的重量系数升高，进一步地成熟幼虫的后部丝腺与中部丝腺的重量相对比值或长度相对比值升高，在提高蚕茧产量的同时，后部丝腺生产的丝素蛋白质含量增加，同时中部丝腺生产的丝素蛋白质含量降低，从而调节蚕茧丝纤维的丝蛋白质成分比例，提高出丝率。
[0025]借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：
[0026]本专利技术通过BmPeriod基因敲除突变体家蚕生产的蚕茧，与野生型品种生产的蚕茧相比，全茧量提高20％，茧层率提高25％，茧层厚度增加1倍以上，茧丝纤维中丝素蛋白质的相对含量提高5.8％，干茧出丝率提高19.0％。
[0027]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合详细附图说明如后。
附图说明
[0028]为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术作进一步详细的说明。
[0029]图1为家蚕BmPeriod基因的结构示意图及其sgRNA靶点(TS)序列；
[0030]图2为本专利技术采用CRISPR/Cas9诱导的基因突变结果；
[0031]图3为BmPeriod基因敲除的家蚕大造纯合品系BmPeriod
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与野生型大造品系WT的蚕茧差异；其中，A为WT和BmPeriod
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的茧层厚度对比，B为WT和BmPeriod
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的蚕茧大小对比；
[0032]图4为BmPeriod基因敲除的家蚕大造纯合品系BmPeriod
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与野生型大造品系WT的发育状况比较；其中，A为WT和BmPeriod
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5龄后期幼虫的形态发育情况，B为WT和BmPeriod
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蛹的形态发育情况，C为WT和BmPeriod
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丝腺发育情况。
具体实施方式
[0033]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。
[0034]实施例1家蚕BmPeriod基因的CRISPR/Cas9敲除载体构建
[0035](1)首先，本专利技术针对BmPeriod基因的序列、经过大量的选择及试验，利用CRISPRdirect网站(http://crispr.dbcls.jp/)，在BmPeriod基因的第6外显子选取了2个家蚕BmPeriod基因特异的sgRNA识别靶点(SEQ ID NO.3和SEQ ID NO.4)及其全长序列(SEQ ID NO.5和SEQ ID NO.6)。BmPeriod基因的核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。家蚕BmPeriod基因结构示意图及sgRNA靶点序列如图1所示。
[0036]sgRNA识别靶点序列如下：
[0037]sgRNA1：5
’‑
TCTCCAGCGCATGTACAGGT
‑3’
(SEQ ID NO.3)
[0038]sgRNA2：5
’‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.家蚕Period基因或蛋白在家蚕育种中的应用，其特征在于：所述应用包括在家蚕育种时抑制家蚕Period基因或蛋白的表达，其中，所述家蚕Period基因序列如SEQ ID NO.1所示，所述家蚕Period蛋白序列如SEQ ID NO.2所示。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：所述育种包括培育丝绵生产用的家蚕品种。3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述培育丝绵生产用的家蚕品种包括，构建敲除SEQ ID NO.1所示基因的重组表达载体，转化入家蚕卵中，选育出目标品种。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：敲除SEQ ID NO.1所示基因，获得基因表达沉默突变体，以所述基因表达沉默突变体为育种素材，将突变基因导入杂交组合的中系品种或日系品种或同时导入中系品种和日系品种，选育得到优势品种。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于：抑制家蚕Period基因表达的方法为基因突变、基因沉默或基因敲除。6.根据权利要求5所述的应用，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐世清，王永峰，李江岚，戴泰明，邱剑丰，崔文沼，彭如及，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：