经济动物对食物中营养成分的利用效率直接影响动物养殖业的经济效益。了解动物自身的营养利用分子机制是培育高营养利用效率的动物品种的前提。家蚕是重要的经济昆虫,但关于其营养利用方面的研究一直较为薄弱。
2023年2月28日,国际学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》发表了中心研究成果“Non-classical digestive lipase BmTGL selected by gene amplification reduces the effects of mulberry inhibitor during silkworm domestication”,该研究鉴定了一个家蚕消化型脂肪酶BmTGL。
动物对食物营养的消化主要受肠道表达的消化酶类,如蛋白酶、碳水化合物酶及酯类水解酶等的影响。脂肪酶是动物消化食物脂类物质的主要酶类。在本研究中,研究者通过Western blot结合免疫荧光定位,证明了BmTGL主要在盛食期的家蚕中肠表达,且其能分泌到家蚕肠液中。原核表达BmTGL蛋白,通过体外酶活实验,验证了其具有明显的脂肪酶水解活性。比较有趣的是,BmTGL与经典的脂肪酶相比,在关键活性位点存在一个S144N的氨基酸变异。研究结果显示,S144N变异尽管导致BmTGL酶活性有所降低,但桑叶中的脂肪酶抑制剂Morachalcone A对其活性的抑制能力也显著下降。研究结果也显示,BmTGL在家蚕人工选择过程中存在拷贝数扩增的现象,其在大多数家蚕中的表达水平高于野桑蚕。最后,基于piggyBac转座子介导的转基因技术,研究者获得了个体体重、茧层重等经济性状显著得到提升的BmTGL增量表达家蚕品系。研究结果为通过基因工程手段培育高营养利用效率的家蚕品种提供了参考。
硕士研究生文凤为论文第一作者,王根洪副研究员为通讯作者,西南大学为第一完成单位。本项研究得到了国家自然科学基金委员会及重庆市科学技术局相关项目的支持。论文链接: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0141813022032032?via%3Dihub。