蚕丝是一种性能优越的天然材料,在传统纺织领域应用历史悠久,在现代材料、医疗、健康等领域有着广阔的应用前景。为了弥补蚕丝固有的缺陷、赋予蚕丝新的性能,拓展蚕丝应用领域,研究者不断探索着对蚕丝进行改性。常见的改性手段有直接针对蚕丝的物理、化学方法,有针对蚕体的生物工程方法和养蚕添食法等。其中生物工程方法以导入外源基因或敲除固有基因的方式,从源头上改变蚕和蚕丝的特性,有望实现一劳永逸,低成本、高效率生产改性蚕丝,是近年备受关注的蚕丝改性方法。基于piggybac（PB）转座子的外源基因导入法是目前最常用的家蚕转基因方法。本实验室以PB转座子为载体成功构建了含有棒络新妇蛛MaSp1蛋白基因的转基因家蚕（RES）。在长期的继代培育中发现了红色复眼报告性状丢失,表现白眼性状的家蚕个体（WES）。为了验证报告性状丢失对转基因家蚕及茧丝的影响,本研究在基因水平、蛋白质表达水平和蚕丝纤维材料等水平进行了追踪。主要研究内容如下:（1）丢失报告性状家蚕个体的基因检测与遗传分析实验分别设计了MaSp1基因和PB转座子的引物,以RES、WES家蚕基因组DNA为模板进行PCR扩增反应。回收扩增产物进行T载体克隆和测序分析。结果显示,在WES家蚕基因组中MaSp1基因已经丢失,PB转座子的L臂丢失而R臂部分存在。RES家蚕基因组中MaSp1基因和PB转座子完好无损。这表明在WES家蚕体内发生了外源基因的再转座行为,暗示PB转座子作为家蚕转基因载体并非完全稳定,存在再转座的风险。进一步的杂交实验和遗传分析结果显示,基因丢失导致的白眼性状的遗传符合孟德尔遗传规律。在以往的家蚕转基因研究中往往关注转入基因的顺利表达与否,缺乏对外源基因遗传稳定性的跟踪。本项研究首次发现并跟踪了PB转座子在家蚕的再转座行为,为完善基于PB的家蚕转基因技术提出了一个重要研究方向。（2）基因丢失对家蚕生长发育和茧质的影响在相同条件下分别饲养了RES和WES家蚕,调查分析了两种家蚕的五龄蚕逐日体重变化、全茧量、茧层量、茧层率、茧丝直径,以及茧丝拉伸应力、应变等力学性能。结果显示,与RES相比,WES家蚕发育经过延长了1.5天,五龄前期体重增长较慢后期较快,整体体重较重。WES家蚕茧层率和茧丝纤度分别比RES降低了0.9个百分点和11%。现有研究中极少涉及对转基因蚕的生长发育的详细追踪,更无基因丢失对家蚕影响的研究报告。本研究首次跟踪到转基因家蚕中外源基因的丢失显著影响蚕体生长发育、茧质和茧丝纤度等生产性状,在转基因蚕品种育种中应当高度重视。（3）生物改性茧丝及其再生蚕丝蛋白膜性能探究本研究生物改性的目的是在家蚕丝腺中表达外源蛋白,以期获得具有外源蛋白性能的新型蚕丝,报告性状的丢失是否伴随改性蚕丝的组成和性能的改变至关重要。实验以RES、WES蚕茧为材料,以普通蚕茧为对照,检测分析了茧丝、丝蛋白膜的结构和性能。结构分析结果显示未脱胶样品中RES蚕丝的β-折叠含量比WES高4个百分点,脱胶样品中RES蚕丝的β-折叠含量明显低于WES。力学试验结果显示,未脱胶RES蚕丝断裂应力大于WES,脱胶RES蚕丝断裂应力远小于WES,脱胶与未脱胶RES蚕丝的断裂点应变均略大于WES。推测位于丝胶层的外源蜘蛛丝蛋白随着脱胶操作与丝胶一起损失,导致了茧丝上述结构和性能的变化。TG结果显示RES蚕丝起始分解温度较WES高3-5oC。紫外照射结果显示RES蚕丝比WES蚕丝更能耐受紫外照射。RES蚕丝蛋白膜的断裂点应力可达到18.65±0.98MPa,优于WES和对照组,且有较好的热稳定性能。甘油共混可以提高蚕丝蛋白膜的韧性,RES蚕丝蛋白膜的断裂伸长率提升尤为明显。在丝胶中引入外源蛛丝蛋白对茧丝和丝蛋白膜结构改善和性能提升有明显的贡献,这为拓展蚕丝及其蛋白在材料、医用等领域的应用提供了实验依据。