家蚕荧光茧色性连锁遗传机理及荧光色素的研究

摘要

家蚕茧的荧光色与性别有关,采用荧光选茧,定向培育等育种手段,已成功育成依据蚕茧荧光色可判别性别的荧光茧色性连锁中国系统蚕品种“荧限8417”、“荧光”和日本系统蚕品种“春玉”。组配的一代杂交组合“荧光×春玉”通过国家特殊蚕品种审定,这在国内外尚属首次。但,其性连锁遗传机理及雌雄间荧光色素代谢差异等,目前均尚不清楚。解明其遗传机理及雌雄荧光色素代谢差异,对丰富家蚕遗传学及荧光色素代谢理论、指导家蚕荧光茧色性连锁育种实践等,均有重大的学术和实用价值。 本研究对蚕茧荧光色的特征特性,重点对荧光茧色性连锁蚕品种荧光色素的来源、雌雄代谢差异、遗传机理及分子标记等进行了系统的试验研究,主要结果如下。 1.资源蚕品种蚕茧的荧光色可分为“黄白荧光茧色型”、“兰紫荧光茧色型”和“混合荧光茧色型”三大荧光茧色类型；同一品种的蚕茧荧光色,有明显的雄性偏黄白,雌性偏兰紫的趋向性；同品种高温干燥条件下上蔟,多营黄白荧光色茧,而在高温多湿条件下上蔟,则多营兰紫荧光色茧；黄白荧光色茧的丝胶的水溶性快于兰紫荧光色茧的水溶性；选雌性荧光兰色茧个体与雄性黄荧光色茧个体杂交,经历代选育,可育成荧光茧色性连锁蚕品种。 2.从5龄起蚕或3日后开始用70％乙醇浸提过的桑叶粉和未经处理的桑叶粉配制的人工饲料饲育荧光茧色性连锁蚕品种,结果：饲以未经处理的桑叶粉配制的人工饲料所营的蚕茧紫外线下可判别雌雄；而饲以70％乙醇浸提过的桑叶粉配制的人工饲料所营蚕茧雌雄均为均匀的紫荧光色,利用蚕茧的荧光色已无法分辨雌雄。这一方面说明雌雄蚕茧荧光色差异的荧光色素基础物质来源于桑叶醇溶性物质；另一方面证明了雌雄荧光色的差别产生在5龄3日后；同时,也证明了荧光黄色素决定该类品种雌雄蚕茧荧光色的差异,为此将其作为荧光主色素研究。 3.纸上色层分析和HPLC分析结果都证明,构成蚕茧荧光色的色素种类,雌雄间并不存在显著的差异。造成雌雄荧光茧色不同的原因主要是荧光黄色素的含量不同,是荧光色素量的差别,并非质的差别；雌雄中部丝腺相互移植的结果证实了中部丝腺的荧光色素直接来源于血液,中部丝腺对荧光色素无选择吸收、透过功能。 4.蚕茧中除具有中部丝腺由来的荧光色素外,还有一种Rf值为0.77的紫荧光色素,血液和中部丝腺均未检出,说明蚕在吐丝营茧过程中荧光物质有新的变化,这也许是家蚕荧光茧色易受蔟中条件影响而发生变化的主要原因之一。 5.在荧光茧色可判别性别中起决定性作用的荧光黄色素,不是直接来源于饲料-桑叶,而是经加工而成的,这个加工工场就在幼虫的中肠(消化管),大量合成时期及雌雄出现差异在5龄4日后。表现为： 4日后,随日龄的增加,与血液、中部丝腺、蚕茧雌性呈紫荧光色,雄性呈黄荧光色相反,雌性中肠的荧光黄色不断加深,5日后呈叫鱼羊艳的明黄色直至熟蚕,而雄性整个5龄期中肠的主要部分都呈褐色。说明雄性的荧光黄色素在中肠的合成、透过、释放到血液等过程都能顺利的进行,而雌性中肠虽能合成荧光黄色素,但不能顺利透过释放到血液中去,而是沉积于中肠内。可见,荧光黄色素不能顺利透过雌性中肠,导致雌性血液中荧光黄色物质总量减少,是雌雄荧光茧色产生差异的主要原因。因而,从理论上对雌茧荧光紫色、雄茧荧光黄色的荧光茧色性连锁现象和同二品种的蚕茧荧光色雌性偏兰紫雄性偏黄白现象,做出了合理的解释。 6.该类荧光色素对中浓度醇类溶剂具有良好的溶解性,而对高浓度的醇溶剂溶解性较差。HPLC分析结果可见,以甲醇为流动相,他们早早被洗脱下来,吸收峰出现时间较早。说明这些成分的极性高,亲水性强。对荧光黄色素进行分离、纯化并做质谱分析,得该色素的分子量为453,分析其可能是含有一个5碳糖基的黄酮类色素。 7.杂交遗传研究证明,对荧光茧色判别性别起绝对作用的荧光黄色素,为数量性状遗传,由多对基因控制,且控制该性状的基因主要存在于常染色体上；造成荧光茧色性连锁蚕品种雌雄荧光茧色不同的原因,是雄性蚕茧中的荧光黄色素显著多于雌茧。而这种差别是由于与雄性相比雌性中肠不能有效地透过该种色素,而是富集于中肠中。富集的原因有两种可能,一是缺少转运载体,二是与某种物质结合后,无法透过中肠。因雄性不存在这个问题,所以不论哪种原因都与决定雌性的W染色体有关,是由于存在于W染色体上的某种基因作用的结果。因此,虽表现差异在雄性,但根本原因在雌性,所以荧光茧色性连锁的遗传应属限性遗传类型。 8.经大量分子标记引物的筛选,筛选出的ISSR-11引物的扩增条带,在分子量为1541bp位点,“荧光”、“春玉”两个具有荧光茧色性连锁特性的蚕品种,雄性都扩增出-条特异性条带,而雌性在相同位点的特异性条带极浅。前面的研究已经证明了,造成荧光茧色性连锁蚕品种雌雄蚕茧荧光色不同的主要原因,是雌雄荧光黄色素的含量不同(雄性多,雌性少),ISSR-11引物雌雄扩增条带的差异,能合理解析荧光茧色性连锁的特性,可作荧光茧色性连锁类特殊蚕品种雌雄之间差异的ISSR标记。

目录

论文说明:符号说明

声明

第一章引言

1家蚕荧光茧色品种选育研究

1.1某一种或一类荧光茧色蚕品种的选育

1.2荧光茧色性连锁蚕品种选育

2家蚕荧光茧色遗传学研究

2.1纯黄、纯紫荧光色品种的遗传学研究

2.2荧光茧色判性蚕品种的遗传学研究

3家蚕荧光色素的研究

3.1荧光色素物质的消长

3.2蚕体组织器官荧光色与蚕茧荧光色的关系

3.3外界因子对茧荧光色的影响

3.4荧光色素的定性及其理化性质研究

4家蚕荧光茧色与蚕茧解舒、蚕茧质量关系的研究

4.1荧光茧色与蚕茧解舒的关系

4.2蚕茧荧光色与茧质的关系

4.3蚕茧荧光色与丝质的关系

4.4荧光分级提高出丝率的研究

4.5茧质评定仪的研制

5分子标记技术及其在家蚕研究中的应用

5.1常用的分子标记技术

5.2分子标记技术在家蚕研究中的应用

6家蚕荧光茧色研究存在的问题及进一步研究的意义

6.1家蚕荧光茧色研究存在的问题

6.2研究的意义

7家蚕荧光茧色进一步研究的任务和目标

7.1家蚕荧光茧色遗传育种应担负起的科研任务

7.2家蚕荧光色素理化特性和代谢机理研究方向

7.3家蚕荧光茧色与茧丝质量关系

8本研究的重点研究内容、方法及预期目标

8.1重点研究内容

8.2研究方法及技术路线

8.3研究目标及预期成果

第二章荧光茧色性连锁蚕品种选育

1不同家蚕品种荧光茧色的观察

1.1材料与方法

1.2结果与分析

2荧光茧色性连锁蚕品种的选育

2.1"荧光"品种的育成

2.2"春玉"品种的育成

2.3一代杂交组合"荧光×春玉"的组配和试验鉴定

第三章家蚕荧光茧色性连锁遗传机理的研究

1荧光茧色性连锁蚕品种间、原品系间杂交遗传表现

1.1材料与方法

1.2结果与分析

2荧光茧色判性遗传规律的初步探讨

2.1材料与方法

2.2结果与分析

3性染色体标记法结合主色素跟踪法研究荧光茧色性连锁遗传机理

3.1材料与方法

3.2结果与分析

4用分子标记技术研究家蚕荧光茧色性连锁遗传机制

4.1材料与方法

4.2结果与分析

第四章荧光茧色性连锁蚕品种荧光色素的研究

1"荧光"蚕品种不同发育时期、组织器官荧光色观察及光谱分析

1.1材料与方法

1.2结果与分析

2荧光茧色性连锁蚕品种雌雄荧光色素来源及代谢差异分析

2.1材料与方法

2.2结果与分析

3荧光茧色性连锁蚕品种雌雄茧荧光色素的HPLC定性及相对量分析

3.1材料与方法

3.2结果与分析

4荧光茧色性连锁蚕品种荧光主色素的分离纯化与特性初探

4.1材料与方法

4.2结果与分析

第五章讨论

1家蚕荧光茧色的主要特征特性

1.1荧光茧色与品种、性别的相关性

1.2荧光茧色与饲育环境的相关性

1.3荧光茧色与蚕茧解舒的相关性

2荧光茧色性连锁遗传机理的研究

2.1荧光茧色性连锁蚕品种遗传规律的研究

2.2荧光茧色性连锁的分子标记

3荧光茧色性连锁蚕品种荧光色素的研究

3.1雌雄幼虫不同发育时期、组织器官的荧光色

3.2雌雄幼虫荧光色素的来源及代谢差异

3.3荧光茧色性连锁蚕品种雌雄荧光色素的定性和相对量分析

3.4荧光茧色性连锁蚕品种育成可能性的理论基础分析

第六章结论

参考文献

附录

致谢

攻读博士学位期间发表的论文、著作以及获奖成果情况