CN111518832B - 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 - Google Patents
蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111518832B CN111518832B CN202010392628.6A CN202010392628A CN111518832B CN 111518832 B CN111518832 B CN 111518832B CN 202010392628 A CN202010392628 A CN 202010392628A CN 111518832 B CN111518832 B CN 111518832B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silk
- silkworm
- spider
- gene
- piriformis
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 241000255789 Bombyx mori Species 0.000 title claims abstract description 207
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 title claims abstract description 179
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 title claims abstract description 89
- 241000239290 Araneae Species 0.000 title claims abstract description 86
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 claims abstract description 69
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims abstract description 55
- 239000013612 plasmid Substances 0.000 claims abstract description 46
- 238000009395 breeding Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000003252 repetitive effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000003248 secreting effect Effects 0.000 claims abstract description 9
- 108091006047 fluorescent proteins Proteins 0.000 claims abstract description 6
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 34
- 235000013601 eggs Nutrition 0.000 claims description 23
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims description 17
- 230000013011 mating Effects 0.000 claims description 16
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 claims description 14
- 108010043121 Green Fluorescent Proteins Proteins 0.000 claims description 13
- 102000008579 Transposases Human genes 0.000 claims description 10
- 108010020764 Transposases Proteins 0.000 claims description 10
- 210000000576 arachnoid Anatomy 0.000 claims description 8
- 108010064995 silkworm fibroin Proteins 0.000 claims description 8
- 108010076504 Protein Sorting Signals Proteins 0.000 claims description 6
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 230000017448 oviposition Effects 0.000 claims description 5
- 238000012216 screening Methods 0.000 claims description 5
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 5
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 4
- 235000017003 Cissus Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000017014 Cissus repens Nutrition 0.000 claims description 3
- 108010013296 Sericins Proteins 0.000 claims description 3
- 108700026220 vif Genes Proteins 0.000 claims description 3
- 101150090506 P25 gene Proteins 0.000 claims description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims description 2
- 102000034287 fluorescent proteins Human genes 0.000 claims description 2
- 230000012447 hatching Effects 0.000 claims description 2
- 108010054624 red fluorescent protein Proteins 0.000 claims description 2
- 230000028327 secretion Effects 0.000 claims description 2
- 241001355260 Cissus Species 0.000 claims 2
- OIRDTQYFTABQOQ-KQYNXXCUSA-N adenosine Chemical compound C1=NC=2C(N)=NC=NC=2N1[C@@H]1O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@H]1O OIRDTQYFTABQOQ-KQYNXXCUSA-N 0.000 claims 2
- 238000010170 biological method Methods 0.000 claims 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 abstract description 18
- 238000000520 microinjection Methods 0.000 abstract description 7
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 235000014443 Pyrus communis Nutrition 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 19
- 229920001872 Spider silk Polymers 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 8
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 8
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 6
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 6
- 108010048367 enhanced green fluorescent protein Proteins 0.000 description 6
- 241000255794 Bombyx mandarina Species 0.000 description 5
- 241000721156 Chloranthus spicatus Species 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000010367 cloning Methods 0.000 description 4
- 230000005772 establishment of chromosome localization Effects 0.000 description 4
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 4
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 4
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 238000012163 sequencing technique Methods 0.000 description 4
- 238000002415 sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 4
- 238000012256 transgenic experiment Methods 0.000 description 4
- 238000001262 western blot Methods 0.000 description 4
- 108700010070 Codon Usage Proteins 0.000 description 3
- 240000002853 Nelumbo nucifera Species 0.000 description 3
- 235000006508 Nelumbo nucifera Nutrition 0.000 description 3
- 235000006510 Nelumbo pentapetala Nutrition 0.000 description 3
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 3
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 241000023938 Argiope trifasciata Species 0.000 description 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000221931 Hypomyces rosellus Species 0.000 description 2
- 241000238902 Nephila clavipes Species 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 108010021843 fluorescent protein 583 Proteins 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 229920000936 Agarose Polymers 0.000 description 1
- 241000239223 Arachnida Species 0.000 description 1
- 241001072627 Araneus ventricosus Species 0.000 description 1
- 241000633949 Argiope argentata Species 0.000 description 1
- 244000035145 Cissus repens Species 0.000 description 1
- 101710124870 Fibroin light chain Proteins 0.000 description 1
- 101710088660 Filaggrin Proteins 0.000 description 1
- 101710095953 Filaggrin-2 Proteins 0.000 description 1
- 108060002900 Filamin Proteins 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- 102000004144 Green Fluorescent Proteins Human genes 0.000 description 1
- 241000721671 Ludwigia Species 0.000 description 1
- 241000440580 Mammaria Species 0.000 description 1
- 240000000249 Morus alba Species 0.000 description 1
- 235000008708 Morus alba Nutrition 0.000 description 1
- 241000238903 Nephila Species 0.000 description 1
- 241000023955 Nephila senegalensis Species 0.000 description 1
- 108091028043 Nucleic acid sequence Proteins 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 238000004873 anchoring Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000001976 enzyme digestion Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000005090 green fluorescent protein Substances 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007852 inverse PCR Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 239000011049 pearl Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000001243 protein synthesis Methods 0.000 description 1
- 108091008146 restriction endonucleases Proteins 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/79—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts
- C12N15/85—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells
- C12N15/8509—Vectors or expression systems specially adapted for eukaryotic hosts for animal cells for producing genetically modified animals, e.g. transgenic
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K67/00—Rearing or breeding animals, not otherwise provided for; New or modified breeds of animals
- A01K67/033—Rearing or breeding invertebrates; New breeds of invertebrates
- A01K67/04—Silkworms
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
- C07K14/435—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans
- C07K14/43504—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates
- C07K14/43513—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from arachnidae
- C07K14/43518—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from animals; from humans from invertebrates from arachnidae from spiders
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/63—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression
- C12N15/65—Introduction of foreign genetic material using vectors; Vectors; Use of hosts therefor; Regulation of expression using markers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
- C12N15/09—Recombinant DNA-technology
- C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
- C12N15/90—Stable introduction of foreign DNA into chromosome
- C12N15/902—Stable introduction of foreign DNA into chromosome using homologous recombination
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K2217/00—Genetically modified animals
- A01K2217/05—Animals comprising random inserted nucleic acids (transgenic)
- A01K2217/052—Animals comprising random inserted nucleic acids (transgenic) inducing gain of function
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01K—ANIMAL HUSBANDRY; AVICULTURE; APICULTURE; PISCICULTURE; FISHING; REARING OR BREEDING ANIMALS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NEW BREEDS OF ANIMALS
- A01K2267/00—Animals characterised by purpose
- A01K2267/02—Animal zootechnically ameliorated
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2800/00—Nucleic acids vectors
- C12N2800/10—Plasmid DNA
- C12N2800/103—Plasmid DNA for invertebrates
- C12N2800/105—Plasmid DNA for invertebrates for insects
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N2800/00—Nucleic acids vectors
- C12N2800/90—Vectors containing a transposable element
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Biophysics (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Plant Pathology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Insects & Arthropods (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Animal Husbandry (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Gastroenterology & Hepatology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Peptides Or Proteins (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法。蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的碱基为由花园银蛛梨状腺丝重复片段单元、络新妇蛛梨状腺丝重复片段单元构成的重复序列,具有改良家蚕丝性能等应用;构建家蚕合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的载体,再利用显微注射将带有蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的质粒与辅助质粒导入到家蚕受精卵内,利用转座子使荧光蛋白基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因导入到家蚕基因组内,并稳定遗传和表达,育成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的转基因家蚕。本发明发现了一种蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的用途,并开发了一种新型家蚕蜘蛛仿生丝的改良家蚕丝性能的生产方法,显著提高了蚕丝的机械性能。
Description
技术领域
本发明涉及了一种基因的应用及其作用方法,尤其是涉及了一种蜘蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp)的应用及其改良家蚕丝性能的方法。
背景技术
蜘蛛丝是由蜘蛛丝腺分泌形成的蛋白聚合物,是一种多样化的材料家族,具有非凡的力学性能,如高拉伸强度和延展性。在自然界中,蜘蛛需要利用蛛丝来行使各种各样的功能,包括形成保护壳,支撑蛛网结构、繁殖后代和捕捉食物等。后纺亚目蜘蛛,又被称为圆网蜘蛛,这种蜘蛛占现存蜘蛛种类的93.9%,是最多样化的蜘蛛群,拥有七种分化形态的丝腺,包括大壶状腺、小壶状腺、鞭状腺、聚状腺、葡状腺、管状腺、梨状腺,每种腺体内可表达一种或多种独特的蛛丝蛋白基因,进而形成具有特定结构的蛛丝纤维或胶状物。
梨状腺丝(Pyriform silk)由梨状腺分泌而来,通常和梨状腺分泌的另一种胶质物混合形成复合材料,成为附着盘(attachmentdisc),这种结构在整个蛛网中是唯一一种由丝纤维和胶状物质组成的特殊形态,起到锚定蛛网、稳固巢穴的作用。对比已发现的梨状腺丝基因,如花园银蛛(Argiope argentata)、络新妇蛛(Nephila clavipes)、三带金蛛(Argiope trifasciata)和大腹圆蛛(Araneus ventricosus)等梨状腺丝基因,发现与其他种类蛛丝蛋白基因组成明显不同,梨状腺丝蛋白的基序为PXPXPX和QQSSX,而大、小壶状丝、鞭状丝的基序是GPGGX、An、GA、GGX。有研究报道,在光滑的玻璃表面上,一只体重0.6-0.8g的成年圆蛛(Nephila senegalensis)的附着盘可以承挂其体重4-6倍的重物,而所用材料仅2-10μg(占蜘蛛重量的0.001%)。并且即使在表面自由能很强的材质上,如聚四氟乙烯(Teflon),梨状腺丝也能表现出很强的粘性,并在不到一秒时间内发挥作用,稳定使用数年,即便在-140℃液氮下做冷冻压裂处理,梨状腺丝也能保持柔韧并且极难破碎。
梨状腺丝蛋白基因的特点是分子中含有大量重复片段(repeat),如花园银蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp,Genebank ID:KY398016)是由21个完全一样的重复片段DNA序列连接组成,每个重复片段含有234个氨基酸。
但是由于蜘蛛具有异嗜行为,无法直接大规模获取天然蜘蛛丝,使得蜘蛛丝的广泛应用受到很大的限制。蚕丝是一种很有前途的生物降解材料,具有抗拉强度高、可生物降解性等特点,随着纺织领域和高新科技对蚕丝需求的增加,其应用层面不断扩大,促使研究人员致力于改变蚕丝纤维的性质,以期开发一种方便、可靠、具有较高强度和显著延展性的丝纤维材料。相比于在桑叶表面喷涂矿物质、强迫吐丝等费时费力的技术来说,家蚕生活周期短,饲养方便,丝蛋白产量高,个体小,易饲养,易加工,特别是基于piggyBac的转基因家蚕技术发展越来越成熟,且家蚕吐丝特征与蜘蛛有很大的共通之处,这些优点使其非常有利于作为生物反应器来生产蛛丝蛋白。此外,家蚕饲养在我国有悠久的历史,技术非常深厚,发展和应用家蚕生物反应器生产有价值的蜘蛛丝非常符合我国国情。
现有技术中缺少了针对提高蚕丝性能的有效的转基因和处理方法和有效作用基因的发现。
发明内容
为了解决背景技术中存在的问题,本发明的目的在于利用转基因家蚕技术将蜘蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp)导入家蚕基因组内,并在家蚕丝腺细胞中特异表达,提供一种利用家蚕丝腺合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白、开发出能合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的家蚕,通过家蚕丝腺细胞合成的梨状腺丝蛋白分泌到茧层中,直接获得蜘蛛丝-蚕丝新型复合材料,提高了蚕丝力学性能。
本发明发现并将重要应用价值的蛛丝基因导入家蚕基因组,利用丝腺器官具有高效合成蛋白质的能力,育成一批能够高效率大规模生产蛛丝蛋白的家蚕品种,进而提高蚕丝的机械性能,并依靠家蚕本身的繁殖续代能力维持家蚕种系,大幅度提升蚕丝应用价值,开创蚕桑生产新局面,具有极大的经济效益和广阔的应用前景。
为了达到上述目的,本发明采用的技术方案的步骤如下:
一、一种蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用:
所述蜘蛛梨状腺丝蛋白基因在改良家蚕丝性能、家蚕转基因培养、利用家蚕合成分泌生产蜘蛛丝-蚕丝新型复合材料的应用;所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的碱基序列为由花园银蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元、络新妇蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元以1-8倍连续重复构成的基因序列。
花园银蛛梨状腺丝基因(PySp)1个重复片段碱基序列单元和络新妇蛛梨状腺丝基因(PySp)1个重复片段碱基序列单元分别如SEQ ID NO.1、SEQ ID NO.2,花园银蛛梨状腺丝基因(PySp)1个重复片段碱基序列单元和络新妇蛛梨状腺丝基因(PySp)1个重复片段碱基序列单元均分别是从完整的花园银蛛梨状腺丝基因(PySp)序列和络新妇蛛梨状腺丝基因(PySp)序列人工合成获得。
所述改良家蚕丝性能是提高蚕丝机械性能。
二、一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法:
该方法是构建改良家蚕丝力学性能的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp)的表达框,表达框组成包含家蚕丝蛋白信号肽、蜘蛛梨状腺丝蛋白基因和丝蛋白polyA;然后构建带有表达框的质粒,然后将质粒导入到家蚕基因组中经多次培养续代培育成荧光基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白的转基因家蚕,获得能够高效率大规模生产蜘蛛梨状腺丝蛋白的家蚕品种,进而提高蚕丝的机械性能,并依靠家蚕本身的繁殖续代能力维持家蚕种系;所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp)采用权利要求1所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因(PySp)。
所述的方法具体如下:
(1)采用分子生物学方法构建家蚕合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的质粒pBac-PySp,质粒pBac-PySp包含有作为外源基因的梨状腺丝蛋白基因和标记基因荧光蛋白的基因;
(2)采用显微注射转基因家蚕的方法将pBac-PySp质粒及能够提供piggy Bac转座酶的辅助质粒pHA3PIG按浓度比1-2:1的比例导入家蚕产卵后2-8小时内的受精卵中,依靠piggyBac转座子将梨状腺丝蛋白基因插入到家蚕基因组内;
(3)蚕卵孵化后饲养至成虫,然后交配制种续代,此代为G1代,在G1代蚕卵的转青期,通过荧光体视显微镜筛选表达荧光标记基因的转基因家蚕,饲养至成虫再交配制种续代成为G2代;
(4)G2代家蚕采用单蛾饲育,荧光体视显微镜下筛选荧光标记基因高表达的家蚕,采用同蛾区蚕蛾相互交配制成G3代;
(5)G3代家蚕采用单蛾育,同蛾区荧光标记基因高表达的蚕蛾相互交配,制成G4代;
(6)从G4代开始选择荧光表型纯合的蛾区饲养,采用单蛾育,同蛾区蚕蛾交配,经连续3代同样方法的选择、交配,育成荧光基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白的转基因家蚕;
(7)通过家蚕丝腺细胞合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白,并随家蚕吐丝结茧行为进入蚕茧而获得蚕丝。
由此获得能够高效率大规模生产蜘蛛梨状腺丝蛋白的家蚕品种,进而提高蚕丝的机械性能,并依靠家蚕本身的繁殖续代能力维持家蚕种系。
所述的质粒pBac-PySp是以piggyBac转座子为基础并带有Amp抗性基因,质粒pBac-PySp包括piggyBac转座子的两个转座臂pBL和pBR以及两个转座臂PBL和PBR之间的两个功能表达框;一个功能表达框是荧光蛋白基因表达框,另一个功能表达框是包含家蚕丝蛋白基因启动子、家蚕丝蛋白基因信号肽、蜘蛛梨状腺丝蛋白基因和家蚕丝蛋白polyA基因的表达框。
所述的辅助质粒pHA3PIG包含Amp抗性基因、piggyBac转座子的一个转座臂pBR、A3启动子启动的piggyBac转座酶的表达框,即A3 Promoter-transposase-SV40。
所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因在家蚕丝腺细胞特异表达,在家蚕丝蛋白信号肽的作用下,分泌到丝腺腺腔,并进入前部丝腺,直到蚕茧。
所述的荧光蛋白基因包括绿色荧光蛋白基因、红色荧光蛋白基因。
所述的家蚕丝蛋白包括丝素蛋白重链、丝素蛋白轻链、丝素蛋白P25基因和丝胶蛋白1基因。
方法是构建家蚕合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的载体,再利用显微注射将带有蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的质粒与辅助质粒导入到家蚕受精卵内,利用转座子使荧光蛋白基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因导入到家蚕基因组内,并稳定遗传和表达,育成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的转基因家蚕。
本发明的有益效果是:
本发明是先构建家蚕合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白基因的载体pBac-PySp,再利用显微注射转基因家蚕技术将这种质粒与能够提供piggyBac转座酶的辅助质粒pHA3PIG一起导入到家蚕受精卵内,依靠piggyBac转座子的转座特性,使绿色荧光蛋白基因和梨状腺丝蛋白基因导入到家蚕基因组内,并得到稳定遗传和表达,从而创制成一种能够在家蚕丝腺细胞特异性合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的转基因家蚕。
本发明借助荧光标志基因筛选转基因家蚕,这种转基因家蚕能够在家蚕丝腺细胞特异地合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白,达到改良蚕丝机械性能的目的,提高蚕丝业的经济效益。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
实施例1:
采用由花园银蛛梨状腺丝蛋白基因1个重复片段碱基序列单元以4倍连续重复构成的基因序列为目的序列,按照家蚕丝素蛋白密码子偏好性进行优化,人工合成基因并克隆到载体pUC57上,以包含piggyBac转座子的左右臂、IE1启动子启动的绿色荧光蛋白基因表达框和丝素蛋白轻链基因启动子启动的表达框的质粒为基础,用限制性内切酶AgeI和NheI双酶切质粒,琼脂糖电泳后回收目的片段进行连接,获得最终质粒pBac-PySp-4L-EGFP。
将pBac-PySp4L-EGFP质粒及能够提供piggyBac转座酶的质粒pHA3PIG按浓度比1:1比例混合,溶解在0.5mM的磷酸缓冲液(pH=7)中,总浓度为400ng/μl,然后采用显微注射方法导入野生型家蚕品种Lan10的家蚕产卵后2小时内的受精卵中,导入总体积为10nl。将显微注射的蚕卵在25℃、85%湿度条件下饲养至成虫,交配得到G1代。待转基因实验的G1代蚁蚕孵化后,通过荧光显微镜(Olympus,SZX12,日本)观察,筛选获得表达EGFP标志基因的转基因阳性蚕,将其饲养至成虫,转基因家蚕自交传代,是为G2代。自第G2代以后的转基因家蚕均采用单蛾育,在蚁蚕期通过荧光体视显微镜观察,挑选EGFP标志基因表达量高的的转基因家蚕,饲养至成虫,同蛾区交配,使梨状腺丝蛋白基因纯合,进而培育得到G3代、G4代。
在G2代时,以5龄第3天转基因家蚕丝腺基因组DNA为模板,采用Inverse PCR扩增PySp基因在家蚕基因组中的插入片段,对扩增片段进行克隆、测序和染色体定位分析,结果显示外源基因插入位点在家蚕第26条染色体。结果证明蜘蛛丝基因序列已经插入到家蚕基因组内。
从G4代开始选择绿色荧光表型纯一的蛾区饲养,采用同蛾区蚕蛾交配,育成绿色荧光蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌聚状丝胶蛋白的转基因家蚕新品种。
提取转基因家蚕的茧丝为材料,采用SDS-PAGE电泳和Western blot技术分析转基因家蚕梨状腺丝蛋白基因的表达情况,结果得到与预期分子量大小相符的特异性蛋白条带,证明家蚕丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧。
转基因家蚕的蚕丝的机械性能测定结果显示(见下表),与用于对照的未导入任何质粒和辅助质粒的野生型家蚕品种Lan10相比,转基因蚕丝的机械性能较对照有显著提升。
实施例1转基因家蚕茧丝机械性能测定结果
研究结果证明花园银蛛梨状腺丝蛋白基因已插入到转基因家蚕新品种的基因组第26号染色体内,并能够在丝腺细胞合成分泌梨状腺丝蛋白,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧,此性状已稳定遗传和表达,能有效改善家蚕蜘蛛仿生丝的机械性能。
实施例2:
采用由花园银蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元以2倍连续重复构成的基因序列为目的序列,以红色荧光为标志基因(DsRed),以丝胶蛋白1基因启动子为目的基因启动子,构建pBac-PySp-2S-DsRed转基因质粒。
将2倍重复片段的pBac-PySp2S-DsRed质粒及能够提供piggyBac转座酶的质粒pHA3PIG按浓度比2:1比例混合,溶解在0.5mM的磷酸缓冲液(pH=7)中,总浓度为400ng/μl,然后采用显微注射方法导入野生型家蚕品种Lan10的家蚕产卵后8小时内的受精卵中,导入总体积为10nl。将显微注射的蚕卵在25℃、85%湿度条件下饲养至成虫,交配传代得到G1代。待转基因实验的G1代蚁蚕孵化后,通过荧光显微镜(Olympus,SZX12,日本)观察获取表达DsRed标志基因的转基因阳性蚕1区,将其饲养至成虫交配传代,是为G2代,育成绿色荧光蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白的转基因家蚕新品种。
在G2代时,以5龄第3天转基因家蚕丝腺基因组DNA为模板,采用Inverse PCR扩增PySp基因在家蚕基因组中的插入片段,对扩增片段进行克隆、测序和染色体定位分析,结果显示插入位点在第20条染色体,证明蜘蛛丝基因序列已经插入到家蚕基因组内。
提取转基因家蚕的茧丝蛋白为材料,采用SDS-PAGE电泳和Western blot技术分析转基因家梨状腺丝蛋白的表达情况,结果得到与预期分子量大小相符的特异性蛋白条带,证明家蚕丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧。
对转基因家蚕蚕丝的机械性能测定结果显示(见下表),与用于对照的未导入任何质粒和辅助质粒的野生型家蚕品种Lan10相比,转基因蚕丝的机械性能较对照有显著提升。
实施例2转基因家蚕茧丝机械性能测定结果
上述研究结果证明花园银蛛梨状腺丝蛋白基因已插入到转基因家蚕新品种基因组的第20号染色体内,并能够在丝腺细胞合成分泌梨状腺丝蛋白,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧,此性状已稳定遗传和表达,能有效改善家蚕蜘蛛仿生丝的机械性能。
实施例3:
采用由络新妇蛛梨状腺丝1个碱基重复片段单元构成的4倍重复片段为目的序列,按照家蚕重链密码子偏好性进行优化,人工合成基因并克隆到载体pUC57上,以IE1启动子启动的绿色荧光基因表达框为标志基因,以丝素蛋白重链基因启动子启动4倍重复片段目的基因,构建成最终质粒pBac-PySp-4H-EGFP。
将质粒pBac-PySp-4H-EGFP及能够提供piggyBac转座酶的质粒pHA3PIG按浓度比1.5:1比例混合,溶解在0.5mM的磷酸缓冲液(pH=7)中,总浓度为400ng/μl,然后采用显微注射方法导入野生型家蚕品种Lan10的家蚕产卵后8小时内的受精卵中,导入总体积为10nl。将显微注射的蚕卵在25℃、85%湿度条件下饲养至成虫,与非转基因家蚕杂交传代,得到G1代。待转基因实验的G1代蚁蚕孵化后,通过荧光显微镜(Olympus,SZX12,日本)观察获取表达EGFP标志基因的转基因阳性蚕,将其饲养至成虫,转基因家蚕自交传代,是为G2代。自第G2代以后的转基因家蚕均采用单蛾育,在卵期通过荧光体视显微镜观察,挑选EGFP标志基因表达量高的的转基因家蚕,饲养至成虫,同蛾区交配,使梨状腺丝蛋白基因纯合,进而培育得到G3代、G4代。
在G2代时,以5龄第3天转基因家蚕后部丝腺基因组DNA为模板,采用Inverse PCR扩增PySp基因在家蚕基因组中的插入片段,对扩增片段进行克隆、测序和染色体定位分析,结果显示插入位点上在第2条染色体,证明蛛丝序列已经插入到家蚕基因组内。
从G4代开始选择绿色荧光表型纯一的蛾区饲养,采用同蛾区蚕蛾交配,育成绿色荧光蛋白基因纯合、后部丝腺细胞能够合成分泌络新妇蛛梨状腺丝蛋白的转基因家蚕新品种。
提取家蚕的茧丝蛋白为材料,采用SDS-PAGE电泳和Western blot技术分析转基因家梨状腺丝蛋白的表达情况,结果得到与预期分子量大小相符的特异性蛋白条带。
蚕丝的机械性能测定结果显示(见下表),与用于对照的未导入任何质粒和辅助质粒的野生型家蚕品种Lan10相比,转基因蚕丝的机械性能较对照有显著提升。
实施例3转基因家蚕茧丝机械性能测定结果
研究结果证明络新妇蛛梨状腺丝蛋白基因已插入到转基因家蚕新品种基因组的第2号染色体内,并能够在后部丝腺细胞合成分泌,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧,此性状已稳定遗传和表达,重组蚕丝机械性能有明显改善。
实施例4:
采用由络新妇蛛梨状腺丝8个碱基重复单元构成基因片段为目的序列,按照家蚕重链密码子偏好性进行优化,构建转基因质粒,该质粒包含piggyBac转座子的左右臂、IE1启动子启动的绿色荧光基因表达框和丝素P25蛋白基因启动子启动的目的基因序列表达框。命名为pBac-PySp8P-EGFP。
将质粒pBac-PySp8-EGFP及能够提供piggyBac转座酶的质粒pHA3PIG按浓度比2:1比例混合,溶解在0.5mM的磷酸缓冲液(pH=7)中,总浓度为400ng/μl,然后采用显微注射方法导入野生型家蚕品种Lan10的家蚕产卵后6小时内的受精卵中,导入总体积为10nl。将显微注射的蚕卵在25℃、85%湿度条件下饲养至成虫,与非转基因家蚕杂交传代,得到G1代。待转基因实验的G1代蚁蚕孵化后,通过荧光显微镜(Olympus,SZX12,日本)观察获取表达EGFP标志基因的转基因阳性蚕一区,将其饲养至成虫,与野生型Lan10杂交传代,是为G2代,自第G2代以后的转基因家蚕均采用单蛾育,在卵期通过荧光体视显微镜观察,挑选表达EGFP标志基因的转基因家蚕,饲养至成虫,同蛾区交配,使络新妇蛛梨状腺丝蛋白2基因纯合,进而培育得到G3代、G4代。
在G2代时,以5龄第3天转基因家蚕后部丝腺基因组DNA为模板,采用Inverse PCR扩增PySp基因在家蚕基因组中的插入片段,对扩增片段进行克隆、测序和染色体定位分析,结果显示插入位点上在第4条染色体处,证明蛛丝序列已经插入到家蚕基因组内。
从G4代开始选择绿色荧光表型纯一的蛾区饲养,采用同蛾区蚕蛾交配,育成绿色荧光蛋白基因纯合、后部丝腺细胞能够合成分泌花园银蛛梨状腺丝蛋白的转基因家蚕新品种。
提取转基因家蚕的茧丝蛋白为材料,采用SDS-PAGE电泳和Western blot技术分析转基因家梨状腺丝蛋白的表达情况,结果得到与预期分子量大小相符的特异性蛋白条带。
对转基因蚕丝的机械性能测定结果显示(见下表),与用于对照的未导入任何质粒和辅助质粒的野生型家蚕品种Lan10相比,转基因蚕丝的机械性能较对照有显著改善。
实施例4转基因家蚕茧丝机械性能测定结果
研究结果证明络新妇蛛梨状腺丝蛋白基因已插入到转基因家蚕新品种基因组的第4号染色体内,并能够在后部丝腺细胞合成分泌梨状腺丝蛋白,该蛋白能够随吐丝结茧行为进入蚕茧,此性状已稳定遗传和表达,重组蚕丝机械性能有明显改善。
综合上述4个实施例可以看出,利用本发明方法,可以在家蚕丝腺细胞高效合成蜘蛛梨状腺丝蛋白,梨状腺丝蛋白可以像丝素蛋白一样由丝腺分泌进入中部丝腺,并进一步经过前部丝腺而分泌到蚕茧中,且性状已能够稳定表达并遗传。采用本方法能够通过家蚕正常的吐丝结茧大量生产蜘蛛梨状腺丝蛋白-蚕丝仿生丝材料,降低生产成本,提高蚕丝性能,提高蚕桑经济效益,提高蚕农收入。
本发明涉及的序列如下:
SEQ ID NO.1:花园银蛛梨状丝基因1个重复片段的碱基序列
来源:人工合成
CAGTCATCAGTTGCTCAGCAATCAGCAGTTGCCCAACAATCCTCAGTTTCTCAACAATCCTCAGCTGCTCAACAGTCATCAGTTGCTCAATCGCAACAAACATCTTACTCTGCAGCAACAAATGCCGGTTCGAGTGTCTCGCAGTCTCAAGCTATTGTCTCAAGTGCCCCTGTGTACTTCAACTCGCAAACTTTGACAAACAACTTGGCTTCCTCTCTGCAATCACTGAATGCTCTTAATTACGTATCGAATGGTCAATTGAGTTCCTCGGATGTCGCTTCCACTGTTGCTAGAGCTGTAGCCCAGTCCCTCGGATTGTCACAAGGGTCAGTTCAAAATATAATGAGCCAACAATTGAGCAGCATAGGCTCTGGAGCTTCCACATCATCCCTCTCCCAGGCGATAGCAAATGCCGTATCTTCCGCAGTTCAAGGATCACAGGCAGCAGCTCCAGGACAGGAACAATCTATTGCACAAAGAGTAAATTCAGCCATTTCCTCCGCTTTCGCACAATTGATTTCCCAGAGAACCGCACCGGCTCCGGCCCCGAGACCCAGACCAGCTCCATTGCCTGCTCCAGCTCCAAGGCCCAGACCAGCACCTGCTCCACGACCAGCACCAGTTTATGCACCAGCGCCAGTTGCTTCGCAATTTCAGGCGTCTGCTTCCAGTCAATCTTCGGCTCAAGAGAATTCCTTCACT
SEQ ID NO.2:络新妇蛛梨状丝基因1个重复片段的碱基序列
来源:人工合成
GTAGTTTCTCAAGTACAGCAGGCATCCATTCAACAGGCACAGTCATCTTTTGCTCAGTCCCGACAATCGTCCGCTGCTCAGCAAGCCTCCGTCTCTCAATCCCAGCAGGCTTCGGTATCCCAATCACAGCAGTCCTCAAATGCATATTCCGCTGCGTCTAATGCCGCATCCAGCGTATCTCAAGCATCAAGCTCTTCAAGTTACTTTAACTCGCAAGTAGTACAGAGCACACTCTCATCGTCCTTGCAATCTTCTAGTGCTCTCAGTTCCATTAGCTACGGTCAGACCACAGCCAATATCAACGACGTAGCAGCAGCGGTCGCTAGAAGCGTTTCACAATCCCTTGGAGTTTCCCAACAAGTCGCACAAAGTGTTATCAGCCAACAACTTGCAAGTGCAGGATCGGGAGCATCGGCTCAAACATTGGCGCAATTGATATCCAGCGCAGTGTCTTCCTTGGTTCAACAATCTGGAACGGTGTCTGCCGGACAAGAACAGAGTATTTCACAAGCCCTTTCTAGTTCAATCTTGTCTTCTCTCAGTCAAGTAGTTGCCCAGAGACCTCTACCAGCTCCACGACCAGCACCTGCTCCTCGTCCACTCCCAGCTCCTTTGCCCGCTCCTCGTCCAATCCCAGCTCCTTTGCCCGCTCCTCGTCCAATCCCAGCTCCTTTTCCCCGCCCAGCACCC
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明作出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
序列表
<110> 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法
<120> 浙江大学
<160> 2
<170> SIPOSequenceListing 1.0
<210> 1
<211> 702
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 1
cagtcatcag ttgctcagca atcagcagtt gcccaacaat cctcagtttc tcaacaatcc 60
tcagctgctc aacagtcatc agttgctcaa tcgcaacaaa catcttactc tgcagcaaca 120
aatgccggtt cgagtgtctc gcagtctcaa gctattgtct caagtgcccc tgtgtacttc 180
aactcgcaaa ctttgacaaa caacttggct tcctctctgc aatcactgaa tgctcttaat 240
tacgtatcga atggtcaatt gagttcctcg gatgtcgctt ccactgttgc tagagctgta 300
gcccagtccc tcggattgtc acaagggtca gttcaaaata taatgagcca acaattgagc 360
agcataggct ctggagcttc cacatcatcc ctctcccagg cgatagcaaa tgccgtatct 420
tccgcagttc aaggatcaca ggcagcagct ccaggacagg aacaatctat tgcacaaaga 480
gtaaattcag ccatttcctc cgctttcgca caattgattt cccagagaac cgcaccggct 540
ccggccccga gacccagacc agctccattg cctgctccag ctccaaggcc cagaccagca 600
cctgctccac gaccagcacc agtttatgca ccagcgccag ttgcttcgca atttcaggcg 660
tctgcttcca gtcaatcttc ggctcaagag aattccttca ct 702
<210> 2
<211> 690
<212> DNA
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 2
gtagtttctc aagtacagca ggcatccatt caacaggcac agtcatcttt tgctcagtcc 60
cgacaatcgt ccgctgctca gcaagcctcc gtctctcaat cccagcaggc ttcggtatcc 120
caatcacagc agtcctcaaa tgcatattcc gctgcgtcta atgccgcatc cagcgtatct 180
caagcatcaa gctcttcaag ttactttaac tcgcaagtag tacagagcac actctcatcg 240
tccttgcaat cttctagtgc tctcagttcc attagctacg gtcagaccac agccaatatc 300
aacgacgtag cagcagcggt cgctagaagc gtttcacaat cccttggagt ttcccaacaa 360
gtcgcacaaa gtgttatcag ccaacaactt gcaagtgcag gatcgggagc atcggctcaa 420
acattggcgc aattgatatc cagcgcagtg tcttccttgg ttcaacaatc tggaacggtg 480
tctgccggac aagaacagag tatttcacaa gccctttcta gttcaatctt gtcttctctc 540
agtcaagtag ttgcccagag acctctacca gctccacgac cagcacctgc tcctcgtcca 600
ctcccagctc ctttgcccgc tcctcgtcca atcccagctc ctttgcccgc tcctcgtcca 660
atcccagctc cttttccccg cccagcaccc 690
Claims (6)
1.一种蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp 序列的应用,其特征在于:
所述蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp在改良家蚕丝性能、家蚕转基因培养、利用家蚕合成分泌生产蜘蛛丝-蚕丝新型复合材料中的应用;所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp的序列为由花园银蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元或络新妇蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元以1-8倍连续重复构成的基因序列;所述花园银蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元和络新妇蛛梨状腺丝基因1个重复片段碱基序列单元分别如SEQ IDNO.1、SEQ ID NO. 2所示;
所述改良家蚕丝性能是提高蚕丝机械性能。
2.一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法,其特征在于:
该方法是构建改良家蚕丝力学性能的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp的表达框,表达框组成包含家蚕丝蛋白信号肽、蜘蛛梨状腺丝蛋白基因和丝蛋白polyA;然后构建带有表达框的质粒,然后将质粒导入到家蚕基因组中经多次培养续代培育成荧光基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白的转基因家蚕,获得能够生产蜘蛛梨状腺丝蛋白的家蚕品种,进而提高蚕丝的机械性能,并依靠家蚕本身的繁殖续代能力维持家蚕种系;所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp采用权利要求1中所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp。
3.根据权利要求2所述的一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法,其特征在于:所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因在家蚕丝腺细胞特异表达,在家蚕丝蛋白信号肽的作用下,分泌到丝腺腺腔,并进入前部丝腺,直到蚕茧。
4.根据权利要求2所述的一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法,其特征在于:所述的荧光基因为绿色荧光蛋白基因或红色荧光蛋白基因。
5.一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法,其特征在于:所述的方法具体如下:
(1)采用分子生物学方法构建家蚕合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白的质粒pBac-PySp;所述的质粒pBac-PySp是以piggyBac转座子为基础并带有Amp抗性基因,质粒pBac-PySp包括piggyBac转座子的两个转座臂pBL和pBR以及两个转座臂PBL和PBR之间的两个功能表达框;一个功能表达框是荧光蛋白基因表达框,另一个功能表达框是包含家蚕丝蛋白基因启动子、家蚕丝蛋白基因信号肽、蜘蛛梨状腺丝蛋白基因和家蚕丝蛋白polyA基因的表达框;所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp采用权利要求1中所述的蜘蛛梨状腺丝蛋白基因PySp;
(2)采用显微注射转基因家蚕的方法将pBac-PySp质粒及能够提供piggyBac 转座酶的辅助质粒pHA3PIG按浓度比1-2:1的比例导入家蚕产卵后2-8小时内的受精卵中,依靠piggyBac转座子将梨状腺丝蛋白基因插入到家蚕基因组内;所述的辅助质粒pHA3PIG包含Amp抗性基因、piggyBac转座子的一个转座臂pBR、A3启动子启动的piggyBac转座酶的表达框,即A3 Promoter-transposase- SV40;
(3)蚕卵孵化后饲养至成虫,然后交配制种续代,此代为G1代,在G1代蚕卵的转青期,通过荧光体视显微镜筛选表达荧光标记基因的转基因家蚕,饲养至成虫再交配制种续代成为G2代;
(4)G2代家蚕采用单蛾饲育,荧光体视显微镜下筛选荧光标记基因高表达的家蚕,采用同蛾区蚕蛾相互交配制成G3代;
(5)G3代家蚕采用单蛾育,同蛾区荧光标记基因高表达的蚕蛾相互交配,制成G4代;
(6)从G4代开始选择荧光表型纯合的蛾区饲养,采用单蛾育,同蛾区蚕蛾交配,经连续3代同样方法的选择、交配,育成荧光基因和蜘蛛梨状腺丝蛋白基因纯合、丝腺细胞能够合成分泌梨状腺丝蛋白的转基因家蚕;
(7)通过家蚕丝腺细胞合成分泌蜘蛛梨状腺丝蛋白,并随家蚕吐丝结茧行为进入蚕茧而获得蚕丝。
6.根据权利要求5所述的一种利用蜘蛛梨状腺丝蛋白基因改良家蚕丝性能的方法,其特征在于:所述的家蚕丝蛋白基因为丝素蛋白重链、丝素蛋白轻链、丝素蛋白P25基因或丝胶蛋白1基因。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010392628.6A CN111518832B (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010392628.6A CN111518832B (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111518832A CN111518832A (zh) | 2020-08-11 |
CN111518832B true CN111518832B (zh) | 2023-01-06 |
Family
ID=71912508
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010392628.6A Active CN111518832B (zh) | 2020-05-11 | 2020-05-11 | 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111518832B (zh) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113943360B (zh) * | 2021-10-15 | 2024-05-14 | 浙江大学 | 提高蚕丝力学机械性能的水生生物蛋白分子及其应用方法 |
CN114957485B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-11-10 | 苏州大学 | 一种含多种蜘蛛腺丝蛋白的高强度蚕丝及其制备方法 |
CN114685687B (zh) * | 2022-05-05 | 2023-11-24 | 苏州大学 | 一种含金丝织网蜘蛛大壶状腺丝蛋白复合丝的制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103261231A (zh) * | 2010-09-28 | 2013-08-21 | 圣母大学 | 嵌合蜘蛛丝及其用途 |
CN105400815B (zh) * | 2015-10-23 | 2019-01-25 | 杭州超丝生物科技有限公司 | 利用家蚕丝腺生物反应器合成分泌黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白1的方法 |
-
2020
- 2020-05-11 CN CN202010392628.6A patent/CN111518832B/zh active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111518832A (zh) | 2020-08-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111518832B (zh) | 蜘蛛梨状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 | |
CN105400815B (zh) | 利用家蚕丝腺生物反应器合成分泌黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白1的方法 | |
US11089767B2 (en) | Transgenic silkworms expressing spider silk | |
CN111500591B (zh) | 蜘蛛聚状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 | |
CN111518831B (zh) | 蜘蛛葡萄状腺丝蛋白基因序列的应用及其改良家蚕丝性能的方法 | |
Wang et al. | Advanced silk material spun by a transgenic silkworm promotes cell proliferation for biomedical application | |
Tatemastu et al. | Utilization of transgenic silkworms for recombinant protein production | |
CN1362520A (zh) | 蜘蛛拖牵丝蛋白基因在转基因家蚕中时空表达系统的构建方法 | |
CN108642059B (zh) | 适用于家蚕表达的改造具有促进细胞增殖因子基因及其表达载体和应用 | |
Hu et al. | Molecular nature of dominant naked pupa mutation reveals novel insights into silk production in Bombyx mori | |
CN117247971A (zh) | 家蚕非受体型酪氨酸磷酸酶13在高丝量品种选育中的应用 | |
JP6332585B2 (ja) | トランスジェニックカイコを用いた非天然アミノ酸含有タンパク質の製造方法 | |
CN110551190B (zh) | 一种利用家蚕生产蜘蛛丝的方法 | |
Zhao et al. | Expression of hIGF-I in the silk glands of transgenic silkworms and in transformed silkworm cells | |
CN117802107A (zh) | 家蚕BmEcKL1基因在高丝量家蚕品种选育中的应用 | |
CN105400817B (zh) | 利用家蚕同时合成分泌黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白1和蛋白2的方法 | |
CN105331632A (zh) | 利用家蚕后部丝腺合成分泌钙离子结合蛋白的方法 | |
JP5098039B2 (ja) | 化合物の結合効率が向上した絹糸 | |
CN105463022B (zh) | 利用家蚕丝腺生物反应器合成分泌黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白2的方法 | |
CN114957485B (zh) | 一种含多种蜘蛛腺丝蛋白的高强度蚕丝及其制备方法 | |
JP5997772B2 (ja) | カイコフィブロイン重鎖遺伝子の突然変異配列、及び突然変異を誘発する方法と応用 | |
CN113563446A (zh) | 一种提高力学机械性能的单一多聚蛋白分子及其应用方法 | |
CN114150016A (zh) | 一种金黄色丝绵专用型家蚕品种的培育方法 | |
CN105907786B (zh) | 用于表达t4连接酶的家蚕中部丝腺生物反应器双启动子通用型质粒及其应用与方法 | |
WO2017067423A1 (zh) | 利用家蚕丝腺生物反应器合成分泌黑寡妇蜘蛛牵引丝蛋白的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |