家蚕基因组研究迎来“数字革命”,如何推动蚕丝业的现代化发展?
西南大学家蚕基因组生物学国家重点实验室团队近日宣布,他们完成了一项具有里程碑意义的研究——首次绘制出家蚕的超级泛基因组图谱,并建立了全球首个“数字家蚕”基因库。这项研究不仅将蚕学科带入了信息化时代,更为家蚕基因设计育种开辟了新天地,其成果已在《自然·通讯》上发表。
家蚕作为经济昆虫和模式生物,其遗传多样性的研究对于育种具有重大意义。传统的基因组研究受限于样本数量和测序技术,而西南大学团队通过深度测序1078份蚕种质资源,覆盖了全球90%以上的代表性种质资源,为家蚕的遗传变异和优良基因的挖掘提供了前所未有的深度和广度。
泛基因组的概念超越了单一参考基因组的限制,它包含了一个物种内所有基因组信息的总和,从而揭示了更多的遗传多样性。此次研究中,团队利用三代测序技术,成功组装了545个高质量的家蚕基因组,为家蚕遗传变异信息的获取提供了最全面的资源。
这项研究的成果,被形象地比喻为“查字典”,为特定性状基因的鉴定提供了“精细网格化”的“坐标”指导。中国工程院院士向仲怀指出,超级泛基因组的完成将显著缩短性状基因研究的时间,从数年缩短至数天或数月。
此外,家蚕超级泛基因组图谱的建立,为传统育种方式带来了革命性的改变。分子育种技术的应用,结合基因组选择、基因编辑等手段,将极大提升优良基因的挖掘效率,实现设计育种,推动家蚕育种进入新纪元。
研究团队还利用这一“数字字典”,深入研究了家蚕的遗传变异、群体结构、人工选择和经济性状,解开了多个家蚕研究的谜题。例如,揭示了家蚕起源于黄河中下游地区的生物学证据,为家蚕的驯化起源提供了科学依据。
在现代育种方面,团队鉴定了与驯化和改良相关的基因,为家蚕分子改良提供了重要的候选靶标。同时,研究还发现了中日家蚕育种历史的独立性,以及产生强杂交优势的遗传基础,为现代育种提供了重要启示。
展望未来,西南大学团队计划搭建泛基因组数据库,促进家蚕基础研究和遗传进化研究,挖掘优异基因,推动品种选育和多元化利用,为蚕丝业的发展提供科技支撑。








