作为纺织材料,蚕丝虽然具有吸湿性好、保暖性强、易于加工、光泽柔和,舒适性好且能通过印染轻松获得多种颜色等优点,但也存在摩擦强度、屈曲强度差于合成纤维、绢丝材料易生折皱和不够结实、丝绸织物水洗日晒后易变黄褪色等不足,这些缺陷严重制约了丝织产品品质的提升和附加值的提高。如果能有效地克服蚕丝这些固有的缺点,将会大大改善蚕丝的品质,推动丝绸织物的更高端、更广泛应用。此外,作为一种理想的生物材料,蚕丝因其具备独特的力学性能、良好的生物相容性、可缓慢生物降解等特性在近年来受到广泛关注。但该类研究中茧丝均需经过脱胶、溶解、透析、成膜等过程,不仅技术流程复杂,而且容易失去蚕丝原有的优良特性。因此,寻找一种简单有效的直接获取成品材料的茧丝改良方法对蚕丝作为生物材料有着重要的的意义。近十年来,家蚕转基因技术的建立及成熟为蚕丝的新用途开发及性能改良提供了新途径。通过家蚕新品种的培育及生化调控等手段,生产力学性能、染色性能等综合品质优良的蚕丝,使其成为具备新的生物功能,将会提高蚕丝的品位和价值,扩大蚕丝的使用范围,为养蚕业、茧丝绸工业及生物材料等领域增添新的活力。基于以上考虑,在前人的研究基础上,本研究重点开展了利用家蚕丝素重链表达系统表达重组羊毛角蛋白相关蛋白(KAP)的系统性研究,以期改善蚕丝的染色性能与机械性能,并对转基因蚕丝的生物相容性进行分析。主要研究结果如下：1转基因表达载体的构建及转基因家蚕的获得基于本小组之前的家蚕转基因高效丝腺表达系统,构建转基因表达载体pBac[3xp3-DsRed-FibHP3-KAP4.3-LBS]及pBac[3xp3-DsRed-FibHP3-KAP5.4-LBS]。显微注射家蚕实用品种871早期胚胎,利用荧光显微镜对G1代5-7天的蚕卵进行筛选,各得到1个阳性蛾圈,孵化后获得在眼睛特异表达红色荧光蛋白的2个转基因阳性家蚕系。2转基因家蚕的分子生物学鉴定转基因家蚕自交后提取基因组DNA,分别进行目的基因PCR、反向PCR检测,结果表明羊毛KAP基因已成功整合至家蚕基因组,分别插入家蚕第7号和5号染色体。茧丝SDS-PAGE及氨基酸组份分析结果暗示融合蛋白已在后部丝腺表达并参与茧丝的形成,外源蛋白含量约占茧丝总蛋白的1～3%。3转基因茧丝的功能表征对转基因家蚕茧丝进行机械性能、染色性能与细胞特性检测。实验结果表明,转基因系茧丝弹性与强度较对照茧丝均有显著的增强,弹性增强1倍以上,强度增强约0.5倍。上染茧丝时,转基因系上染率稍有下降,但固色率增加,总体总固色率有一定程度的提升,表明染色性能较对照有一定的改善。利用转基因家蚕茧丝与对照茧丝人工制成三维细胞培养支架后培养小鼠成纤维细胞L929以测定转基因家蚕茧丝的生物相容性。实验结果表明,人工制成的三维蚕丝支架可黏附细胞,能用于成纤维细胞的三维培养。转基因KAP4.3系家蚕茧丝相对于正常茧丝在黏附性上有一定程度的下降,但转基因KAP5.4系茧丝细胞黏附率增加显著,表明其生物相容性有较大的改善。细胞黏附实验初步表明转基因茧丝对细胞无毒性,可促进细胞黏附生长,具备较好的生物相容性。本研究利用家蚕转基因高效丝腺表达系统成功在茧丝中表达了羊毛KAP蛋白,获得了一个机械性能与染色性能优良和一个机械性能与生物相容性优良的转基因材料。该研究结果将为转基因技术在家蚕茧丝改性方面的应用及转基因茧丝作为新型的医用、军事材料的前景提供一定的理论和应用价值。