近日，中心研究团队在国际学术期刊《Biomacromolecules》发表题为“Longer Duct, Better Silk: Unveiling How Anterior Silk Gland Length Boosts Fiber Performance”的研究论文，该研究首次从形态学视角系统揭示前部丝腺（ASG）在丝蛋白纤维化过程中的关键作用，并通过基因工程手段实现ASG长度的精准调控，从而显著提升蚕丝的力学性能。

蚕丝作为一种天然高性能生物材料，其卓越的力学性能主要源自丝蛋白在ASG中的纤维化过程。形态学分析显示，包括家蚕和蜘蛛在内的纺丝节肢动物普遍拥有细长的ASG结构，暗示其在丝蛋白加工中的重要功能。然而，ASG的形态参数如何影响丝蛋白构象转变及丝纤维性能，尚缺乏系统性研究。

本研究以家蚕为模型，首先明确了其ASG的结构特征。通过原位红外光谱与偏振显微成像，研究团队发现，丝蛋白在进入ASG起始端（即中部与前部交界处）时，因腺体管径急剧减小产生显著剪切力，从而触发结构从随机卷曲向β-折叠的有序状态转变。

进一步，研究团队对我国主要养蚕区域36个代表性家蚕品种的ASG长度与蚕丝性能进行了系统比对分析，发现ASG较长的品种其蚕丝的杨氏模量、应力及韧性均显著更高。在此基础上，团队构建了两个前部丝腺显著延长的转基因家蚕品系（Cp2和Ibnu）。结果显示，Ibnu品系的蚕丝在强度上提升了1.8倍、韧性提升6.3倍，展现出显著优于野生型的力学性能。

机制研究表明，ASG延长不仅延长了丝蛋白在“构象转变窗口”内的滞留时间（Residence Time），也增强了分子链的对齐与结晶过程，从而提升了丝蛋白的有序性与晶体取向度，最终显著改善丝纤维的整体性能。

该研究首次建立了“腺体结构→分子转变→材料性能”之间的明确因果关系，填补了长期以来对ASG功能机制的空白，为蚕丝性能改良提供了重要技术路径和思路，也为仿生高性能材料的可控合成提供了坚实的理论基础。

西南大学前沿交叉学科研究院生物学研究中心硕士研究生黄晴为本文第一作者，王鑫副教授为通讯作者。本研究得到了国家自然科学基金（32270509）、重庆市自然科学基金项目（CSTB2024NSCQ-MSX0963）和国家重点研发计划项目（2022YFD1201600）的支持。

文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.biomac.5c00275