“渝”见创新丨西南大学家蚕超级泛基因组图谱获重庆自然科学一等奖

360影视 欧美动漫 2025-09-02 00:09 1

摘要:当前,重庆正持续完善“416”科技创新布局,突出以产业创新引领全面创新,一体推进高能级平台建设、高水平科技创新、高质量主体培育、高层次人才引育等工作,市域科技创新体系进入提质发展新阶段。

编者按:

人才是第一资源,创新是第一动力。8月28日,2025年重庆市科技创新大会召开,会议共揭晓149项获奖奖项,全方位展现了重庆科技创新的蓬勃态势。

当前,重庆正持续完善“416”科技创新布局,突出以产业创新引领全面创新,一体推进高能级平台建设、高水平科技创新、高质量主体培育、高层次人才引育等工作,市域科技创新体系进入提质发展新阶段。

即日起,第1眼TV-华龙网推出《“渝”见创新》系列报道,引导和激励广大科技爱好者尊重科学、传承科学家精神,勇攀科学高峰,凝聚共促科技创新强大合力。

在重庆西南大学,有一栋不起眼的建筑,里面保存着全球最全的家蚕基因,被誉为“蚕宫殿”。这里不仅孕育着千余种蚕的种质资源,更诞生了一项震撼学界的突破,即世界首张家蚕超级泛基因组图谱。

在今年重庆市科技创新大会上,由西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室主任、农业农村部蚕桑生物学与遗传育种重点实验室主任代方银团队研究的成果,家蚕泛基因组与重要性状遗传基础研究,荣获重庆市科学技术奖自然科学类一等奖。捧着沉甸甸的奖状,代方银教授感慨万千:“这个项目很厚重,研究成果来之不易。”

家蚕泛基因组与重要性状遗传基础研究,荣获重庆市科学技术奖自然科学类一等奖。第1眼TV-华龙网记者 陈攀 摄

前赴后继

丰富全球最大“蚕宫殿”

家蚕在中国有着5000多年的驯养历史,人们利用家蚕吐丝缫丝,却不知道哪些基因决定它吐得又多又好。

这一代表着家蚕重要性状的遗传基础问题困扰着研究者,也驱动着代方银探索未知。2007年,代方银团队着手家蚕重要性状的形成机制研究,他们很快发现,既有的蚕参考基因组来自单一品系,所能提供的遗传信息十分有限,难以支撑规模化、高通量挖掘育种优良基因。

研究的第一步就是盘底蚕遗传资源基因库,并收集补充必要的特色材料,为构建高精度基因组变异图谱提供理想的材料组合。代方银和童晓玲教授等十余人组成寻种团队,走遍全国寻找家蚕珍稀地方种和祖先种野桑蚕。最艰难的一程,是前往西藏高原寻找野桑蚕。

凌晨5点,从重庆飞往邦达机场,随着海拔攀升至4000多米,童晓玲出现了头晕呕吐的剧烈高原反应症状。但在昌都休息一晚后,她坚持继续出发。

团队在西藏考察发现第一头西藏野桑蚕。受访者供图

“西藏是桑树起源地,这是行业共识。这里有全球最古老的桑树,树龄已经数千年。”代方银告诉第1眼TV-华龙网记者。在14天的时间里,他们每天开车在高原上奔波,“每翻过一座山,生态环境都不一样,一整天下来颗粒无收。”

寻找工作异常艰难,就在大家觉得希望渺茫的时候,他们终于在一户藏民家院子里的一棵古桑树上,发现一头呈褐色,外形似树棍,长得像桑尺蠖又略壮一些的昆虫。

“这就是西藏野桑蚕!”童晓玲十分兴奋。它们聚集分布在几棵树上,形成野生蚕家族,是首次在西藏发现的野桑蚕。更令人惊喜的是,它们的基因组纯合度比其他地区的野桑蚕更高。

因为家蚕从野生蚕驯化而来,通过比较研究家蚕与野桑蚕的基因组,可以找到数千年来被人类驯化和百年育种过程中哪些基因发生了改变,从而找到影响重要性状的关键基因,对研究其经济性能发挥至关重要的作用。同时,高海拔环境下生存的野桑蚕,也对行业研究昆虫高海拔低温适应性起到重要作用。

长期以来,除了保存蚕品种,代方银团队还要收集、鉴定、诱变和用生物技术创制家蚕新类型,完成学科前辈交给的重要使命。如今,西南大学家蚕基因资源库活体保存着1250余种家蚕品系,是全球最全的家蚕基因库,被誉为“世界第一库”和“蚕宫殿”。

解析“千蚕基因组”

绘制全球首张超级泛基因组图谱

全球最全的家蚕基因库,犹如一座蕴藏着生命密码的宝库,为“千蚕基因组”解析的顺利开展提供了不可或缺的关键资源与解读依据。

2018年,代方银提出了为“蚕宫殿”中所有品系绘制基因组图谱的想法,并于次年正式启动。

国家蚕遗传资源基因库(重庆)。第1眼TV-华龙网记者 陈攀 摄

他们对1078份蚕种质资源,其中包括205个家蚕地方种、194个实用种、632个突变体和47个野桑蚕进行了深度二代(短读长)测序后,又对其中545份代表性资源进行了三代(长读长)测序,产生了55.57T的数据。

两年时间里,科研人员对55.57T家蚕基因组数据进行深入解析。55.57T是什么概念?如果按照一部高清电影为1G进行估算,55.57T相当于50000多部电影,一个人不吃不喝连续看一百多年都看不完。

对于研究过程中所遭遇的艰辛难以尽述,一行人夜以继日地利用当时最先进的云平台,并组建生物信息分析团队对数据进行分析。“光分析数据就用了一年半的时间。”代方银介绍。

经过解析,他们获得了1078份蚕种质资源的全部遗传变异信息,鉴定到4300余万个SNP、930余万个Indel、340余万个结构变异(SV)、468个驯化相关基因和198个改良相关基因,新发现家蚕基因(家族)7308个,首次获得昆虫胚胎期滞育决定因子等。利用这些信息,最终成功绘制出一个高精度家蚕基因遗传变异图谱,构建起家蚕首张高分辨率的长读长泛基因组。

代方银介绍,由于家蚕超级泛基因组图谱涵盖了蚕的所有遗传信息,通过这张图,科学家可以直接对接表型和基因组密码。“这个基因图谱就像一部家蚕基因‘数字宝典’,对于行家里手来说像是查‘字典’。以前要花三四年时间进行的基因挖掘鉴定实验,现在只需要通过比对,很短时间就会取得进展。”

消息一出便闻名中外,其成果荣获“2022年度国内十大科技新闻”等荣誉,并被国际同行公认为本研究领域“新的里程碑”。

改造家蚕多元利用

百年科研精神代代传承发扬

走进国家蚕遗传资源基因库(重庆),一排排蚕连纸上载满了今年春夏季繁殖的蚕卵,7000多张蚕连纸如书册排列,这便是1250余种家蚕种质的活体蚕卵样本,涵盖丝绸之路代表性种质资源的90%以上。打开一个柜子,里面整齐码放着《家蚕基因库》实录,从20世纪40年代的手写体到如今的打印本,保存完好。

西南大学家蚕基因库的创建始于20世纪30年代,完整拥有自1940年以来的系谱资料原始记录,凝聚了先后以蒋同庆教授、向仲怀院士、鲁成教授、代方银教授为代表的几代专家学者的心血,并培养了一批青年后起之秀。

“这就是我们的宝贝。”代方银说,像珍惜自己生命一样,保护好种质资源,用严谨细心的态度育人,正是这样的科研精神,让团队在遗传资源研究和开发方面不断突破。

自1940年以来的系谱资料原始记录(部分)。第1眼TV-华龙网记者 陈攀 摄

基于强劲的基因组信息支撑,代方银团队还成功解析出30多种与产丝量和蚕丝品质等相关的重要性状的基因。

2023年,团队揭示了家蚕绿茧的形成机制;2024年,首次获得了家蚕W染色体完整基因组序列,破解了“蚕姑娘”性染色体基因组密码,还发现了调控延长多物种寿命的新基因(OSER1);今年,团队选育的家蚕新品种“限白一号”斩获千万级签约,该成果通过基因标记技术,首次实现了实用蚕品种的蚕卵性别自动精准识别和分选。同时,对泛基因组图谱的研究显示,黄河中下游地区的地方种分布在进化树上家蚕分支的基部,为家蚕最早起源于黄河中下游地区提供了直接的生物学证据。

科学研究没有尽头,多年来,团队在遗传资源研究和开发方面先后主持实施了国家重大科技攻关项目、国家科技基础性工作专项、农业行业科研专项、973课题、863课题、重点研发课题、国家自然科学基金重点项目、现代农业产业技术体系项目等一批重大重点科研项目和课题,产出了一批有重大影响和重大应用价值的成果。向仲怀院士、鲁成教授、代方银教授先后任国家蚕桑产业技术体系首席科学家,引领现代蚕桑产业技术研发和应用,创造了重大经济效益,为蚕农增收和经济社会发展作出了突出贡献。

第1眼TV-华龙网记者 陈攀/文

来源:华龙网一点号

相关推荐