家蚕锈色茧突变基因Rc的鉴定及茧色调控机制研究

天然彩色纤维的开发和利用具有重要的经济意义。我国保存有丰富的天然彩色茧资源，然而由于经济性状不好不能直接应用于生产。尽管早期的研究者进行了多年的品种选育，结果仍不理想。究其根本原因，是由于人们对彩色茧中色素的形成和基因调控机制不清楚，不能准确的进行调控。我们的预实验结果表明，不同黄红茧品种的丝腺对类胡萝卜素的进入具有选择性，黄红茧品种不同的颜色是由于进入丝腺的色素的种类和比例不同造成。其中，在锈色茧品种中β－胡萝卜素可以进入丝腺，而大量的叶黄素却在血液中累积不能进入丝腺。结合前人的研究结果和家蚕基因组精细图信息，本项目拟采用生物信息学分析与定位克隆相结合的方法对家蚕锈色茧突变基因Rc进行鉴定，并对其功能进行研究，以阐明黄红茧色素形成及基因调控机制，为选育高产优质、稳定性好的天然彩茧品种提供依据。

天然彩色纤维的开发和利用具有重要的经济意义。尽管我国保存有丰富的家蚕天然彩色茧资源，但经济性状不好而不能在生产中应用。研究家蚕彩色茧的茧色调控机制是开发利用天然彩色茧资源的基础。本课题在鉴定家蚕不同彩色茧品种组织中的色素种类和含量的基础上，重点采用定位克隆技术对锈茧品种03-520的Rc’突变基因进行了鉴定。高效液相色谱（HPLC）的检测结果表明，黄茧、红茧和锈茧品种的丝腺中均有类胡萝卜素类色素进入，但是由于进入色素的种类及比例的不同而导致呈现不同的颜色。在黄茧品种的丝腺和茧丝中，含量最多的色素是叶黄素；在红茧品种的丝腺和茧丝中，β-胡萝卜素的含量比叶黄素高一些，但是两种色素含量的差异较小；在锈茧品种中，丝腺和茧丝中的色素几乎全部是β-胡萝卜素，高量的叶黄素积累在血液中，不能进入到丝腺内。.采用定位克隆技术，我们将锈茧03-520品种Rc’突变基因定位到第6号染色体nscaf3074上，其位置同早期报道的、位于第2连锁群的Rc突变不同。我们鉴定出同Rc’突变基因紧密连锁、不发生交换的标记3个，分别为OSSR611，OSSR613和OSSR620；另鉴定出一个相距1.3cM的标记OSSR0625。根据定位结果确定nscaf3074上97Kb至960Kb处为目的基因的候选区间，在该区间内共有注释基因33个。利用家蚕EST及芯片数据，采用多种生物信息学分析的方法对候选区间内的基因进行分析，最终选定BGIBMGA013436（SCRB14）、BGIBMGA013437（SCRB11）、BGIBMGA013438（SCRB15）和BGIBMGA013439 （SCRB12）4个基因为候选基因，这4个基因位于nscaf3074上510Kb-623Kb的区间内，呈串联重复分布，与已报道的黄茧基因C（Cameo2）同属于CD36清道夫受体家族。使用RT-PCR和定量PCR技术对这4个基因的时空表达模式进行了检测，结果显示，4个基因中只SCRB15基因在锈色茧品种03-520的丝腺中高量表达，且其表达模式同丝腺的着色过程一致，其他3个基因的时空表达模式同丝腺的着色过程不符合。在细胞水平的色素转运实验也进一步证实了该基因参与特异性吸收和转运β-胡萝卜素。