家蚕（Bombyx mori）春雨品系中性别特异性荧光茧色的色素分析

《Journal of Asia-Pacific Entomology》：Pigment analysis of Sex-Specific fluorescent cocoon coloration in Bombyx mori strain Chunyu

　　

李昊霖|李梅|张凤琳|聂蕾

山东农业科学院蚕业研究所胶东创新中心，中国烟台265500

摘要

家蚕（Bombyx mori）的荧光茧色是一种具有经济价值的特征，可用于性别鉴定和蚕业品种改良。在紫外光照射下，“春宇”品种的雄性蚕产生黄色荧光茧，雌性蚕产生蓝白色荧光茧，这一特性为阐明荧光差异的生化基础提供了理想的模型。本研究从家蚕的中肠和茧壳中提取了色素成分，并使用薄层色谱法（TLC）、高效液相色谱法（HPLC）和串联质谱法（MS/MS）进行了分析。在中肠中检测到了两种极性不同的色素类，而茧壳中的色素则具有较高的极性。从茧提取物中分离出了总共11种色素斑点，包括5种黄色荧光成分、5种紫色荧光成分和1种白色荧光成分。其中，3种色素（黄色11号、紫色10号和白色6号）在雄性和雌性之间显示出显著的量差异，这种差异解释了“春宇”品种的性别特异性荧光表型。纯化的黄色色素11号的分子量为452 Da，MS/MS分析表明它可能是一种含有戊糖部分的黄酮苷。这些发现为荧光茧性别鉴定的色素组成提供了生化依据，并为进一步研究家蚕（B. mori）中色素的生物合成和调控机制奠定了基础。

引言

在自然光照条件下，家蚕（Bombyx mori）的茧具有多种色型，包括白色、黄色、绿色和肉色（Kurioka和Yamazaki，2002；Zhu和Zhang，2014）。当暴露在紫外光下时，家蚕茧会显示出更广泛的荧光颜色，如黄色、蓝紫色和白色（Hu等人，2011；Zhang等人，2010）。这些荧光表型受遗传和环境因素的影响，包括饲养方式和幼虫发育条件（Daimon等人，2010；Hirayama等人，2008）。由于发现荧光茧色可以与性别紧密相关，因此开发出了性别特异性的荧光茧家蚕品种，这代表了蚕业的一项重大技术创新（Seetharamulu等人，2017；Zhang等人，2010）。这类品种可以实现早期性别鉴定，便于分离雄性和雌性茧，从而提高丝绸产量、生产质量和整体经济效益（Guncheva，2023；Xu等人，2004）。

在性别特异性荧光茧品种中，“春宇”是最广泛使用且遗传稳定性最高的品种之一（Hu等人，2011；Xu等人，2004）。在紫外光下，雄性茧呈现明亮的黄色荧光，而雌性茧呈现蓝白色荧光，性别鉴定准确率达到100%（Hu等人，2011；Zhang等人，2010）。尽管这一特性已在大规模生产中得到应用（Guncheva，2025；He等人，2023；Sharma和Chouksey，2025），但导致性别间荧光颜色差异的生化基础仍不完全清楚。

先前的研究确定了茧荧光的几个基本特征：首先，存在于血淋巴、丝腺内容物和茧壳中的荧光色素在质量上是相似的，这表明这些色素是在幼虫体内合成或修饰后运输到丝腺中的（Sakudoh等人，2010；Sakudoh等人，2007）。其次，性别间的荧光差异主要源于色素的定量变化，而不是质量变化（Zhang等人，2010）。从荧光茧中分离出了多种色素，其中黄酮类分子在多项研究中被反复提及（Kurioka和Yamazaki，2002；Ma等人，2016；Tamura等人，2002）。然而，这些色素的数量、极性、结构特征和性别特异性丰度在不同研究中的结果存在差异，这可能反映了品种、分析方法和提取程序的差异（Xu等人，2013；Zhu和Zhang，2014）。关键的是，“春宇”品种中决定黄色与蓝白色荧光的特定色素成分尚未得到明确鉴定。

这些问题引发了本研究的重点科学问题：（1）“春宇”品种中存在哪些荧光色素成分，以及有多少种不同的色素类型参与了茧的荧光表型；（2）哪些色素在雄性和雌性茧之间表现出量差异，这些差异是否足以解释观察到的性别特异性着色；（3）主要的性别差异色素的结构特征是什么，尤其是那些负责雄性蚕特征性黄色的色素。

为了解决这些问题，我们对“春宇”品种的中肠和茧壳提取物进行了系统的生化分析。利用TLC（Cie?la和Waksmundzka-Hajnos，2009）、高效液相色谱法和串联质谱法（Cuyckens和Claeys，2004；Vukics和Guttman，2010），我们分析了色素的组成、极性、性别依赖性丰度和结构特征。这些结果为荧光茧性别鉴定的色素成分提供了直接的生化证据，并为后续关于家蚕（B. mori）中色素生物合成的分子和酶学研究奠定了基础。

章节摘录

家蚕品种和饲养条件

所有实验均使用了日本系双化性四龄家蚕品种“春宇”（Hu等人，2011）。在紫外光照射下，雄性茧呈现明亮的黄色荧光，而雌性茧呈现蓝白色荧光，性别鉴定准确率为100%（Zhang等人，2010）。幼虫在标准的蚕业条件下（温度25±1°C，相对湿度70–80%，光照周期12小时光照12小时黑暗）饲养，直到

中肠和茧提取物中的色素谱型

一维薄层色谱分析显示，雌性幼虫的中肠提取物中有5个不同的荧光斑点（图1A），Rf值分别为0.07、0.22、0.29、0.44和0.85。这些斑点对应于3种紫色荧光色素（斑点3-5）、1种黄色荧光色素（斑点2）和1种白色荧光色素（斑点1）。相比之下，雄性幼虫的中肠提取物分析（图1B）未发现黄色荧光色素（斑点2），而其他所有色素均存在。

之后...

讨论

本研究的主要新发现有三点：（i）通过TLC、HPLC和MS/MS从性别特异性荧光家蚕品种“春宇”的茧提取物中鉴定出了11种荧光色素成分；（ii）其中3种色素（黄色11号、紫色10号和白色6号）在雄性和雌性茧之间表现出显著的量差异，为性别特异性荧光茧表型提供了生化基础；（iii）黄色色素...

结论

本研究确定了“春宇”家蚕品种中决定性别依赖性茧颜色的具体荧光色素。共鉴定出了11种荧光色素，其中3种（黄色11号、紫色10号和白色6号）在雄性和雌性之间表现出显著的量差异。主要存在于雄性茧中的黄色色素被鉴定为一种分子量为452 Da的黄酮苷。这些发现为荧光茧的生物学机制提供了明确的生化依据。

CRediT作者贡献声明

李昊霖：撰写——审稿和编辑，撰写——初稿，数据可视化，项目监督，软件使用，项目申请，正式分析，数据管理，概念构思。李梅：数据验证。张凤琳：资源筹集，方法学设计。聂蕾：实验研究，资金申请。

致谢

本研究得到了山东农业科学院的农业科学技术创新项目（CXGC2025F21-1-18、CXGC2025H17）、山东省蚕业产业技术创新团队野生蚕资源收集项目（SDAIT-18-08）以及烟台市科技创新发展计划中的基础研究项目（2023JCYJ106）的支持。