家蠶基因組的功能研究

家蠶基因組的功能研究

主要完成人：

夏慶友（西南大學）

周澤揚（西南大學）

魯 成（西南大學）

王 俊（深圳華大基因研究院）

向仲懷（西南大學）

家蠶基因組的功能研究項目屬畜牧學領域，是針對我國蠶學重大科學問題，并在激烈的國際競爭形勢下取得的原創性研究成果。該項目在農業上能實現家蠶適度規模化養殖；在工業上可以提供更好的蠶絲。項目帶動了中國蠶學的快速進步，并對我國蠶絲產業的發展產生了積極影響。其主要成果如下：

第一，完成中國家蠶基因組計劃。這是我國科學家繼完成人類基因組1%測序工作、水稻基因組“框架圖”和“精密圖”之后，向人類貢獻的第三大基因組研究成果，也標志著我國在家蠶基因組研究方面已居世界領先地位。2002年構建了家蠶11個不同發育時期重要組織器官的cDNA文庫，分析了10萬條EST，2004年完成了6X家蠶全基因組框架圖，獲得家蠶基因組大小為430Mb、18510個預測基因，分析了基因組結構、進化及家蠶生長發育相關的基因家族等，在Science發表。

2008年通過中日合作，繪制了家蠶基因組9X精細圖譜，將87%的基因組片段和94%的基因定位到染色體上，為識別、篩選具有重要價值功能基因提供了重要支撐，國際昆蟲學著名雜志Insect Biochemistry and Molecular Biology為此出版《家蠶基因組特刊》。

2009年完成40個蠶品系的基因組重測序和高精度遺傳變異圖譜繪制，發現1600萬個SNP位點、31萬個Indel和3.5萬個SV，發現家蠶由中國野桑蠶而來的馴化為單一事件，研究論文在Science發表。

第二，家蠶基因組的功能注釋。建立家蠶遺傳及基因組數據庫SilkDB，2003年對外開放，50個國家和地區的著名機構為日常用戶。該數據庫是世界上家蠶和昆蟲最權威的數據庫，集中了基因表達、突變信息、基因注釋信息等要素，包括中國家蠶基因組框架圖、1.8萬余個預測基因、已知212個家蠶基因、554條鱗翅目昆蟲基因序列、60余萬條家蠶重復序列等相關重要數據，并還在不斷補充最新的家蠶基因組研究數據。

設計制作了世界上第一張覆蓋家蠶全基因組的oligo基因芯片和microRNA芯片，完成大規模功能基因篩查及表達譜分析，建立家蠶基因表達譜數據庫，為進一步分析家蠶性別決定、抗性、絲蛋白合成等重要性狀相關的功能基因提供重要信息；利用蛋白質組學、RNAi、轉基因和定向敲除等方法，分析了各發育時期、組織器官的基因轉錄、翻譯和調控，對家蠶基因組進行了功能注釋。相關研究發表于PNAS、Genome Bio、Nucleic Acids Res和JBC等刊物。

第三，家蠶重要經濟性狀的形成機理研究。構建了家蠶性別決定信號通路，研究了BmDsx基因在性別決定中的作用；系統鑒定了家蠶抗菌肽家族及各成員在體液免疫中的作用，研究建立了家蠶體液免疫信號通路。建立了高效實用的轉基因及基因組編輯系統，獲得20余個轉基因素材和1個轉基因新型實用蠶品種。申請基因專利50余項，獲授權專利19項，在Nat.Biotechnol、Plos One、Genomics、BMC Dev.Biol.、Dev.Comp.Immunol等雜志發表論文200余篇，多篇論文被評為雜志的高訪問率論文；出版專著《蠶絲生物學》等4部。