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(xué)）

周澤揚(yáng)（西南大學(xué)）

魯 成（西南大學(xué)）

王 俊（深圳華大基因研究院）

向仲懷（西南大學(xué)）

家蠶基因組的功能研究項(xiàng)目屬畜牧學(xué)領(lǐng)域，是針對(duì)我國(guó)蠶學(xué)重大科學(xué)問(wèn)題，并在激烈的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)形勢(shì)下取得的原創(chuàng)性研究成果。該項(xiàng)目在農(nóng)業(yè)上能實(shí)現(xiàn)家蠶適度規(guī)模化養(yǎng)殖；在工業(yè)上可以提供更好的蠶絲。項(xiàng)目帶動(dòng)了中國(guó)蠶學(xué)的快速進(jìn)步，并對(duì)我國(guó)蠶絲產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了積極影響。其主要成果如下：

第一，完成中國(guó)家蠶基因組計(jì)劃。這是我國(guó)科學(xué)家繼完成人類基因組1%測(cè)序工作、水稻基因組“框架圖”和“精密圖”之后，向人類貢獻(xiàn)的第三大基因組研究成果，也標(biāo)志著我國(guó)在家蠶基因組研究方面已居世界領(lǐng)先地位。2002年構(gòu)建了家蠶11個(gè)不同發(fā)育時(shí)期重要組織器官的cDNA文庫(kù)，分析了10萬(wàn)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(gè)預(yù)測(cè)基因，分析了基因組結(jié)構(gòu)、進(jìn)化及家蠶生長(zhǎng)發(fā)育相關(guān)的基因家族等，在Science發(fā)表。

2008年通過(guò)中日合作，繪制了家蠶基因組9X精細(xì)圖譜，將87%的基因組片段和94%的基因定位到染色體上，為識(shí)別、篩選具有重要價(jià)值功能基因提供了重要支撐，國(guó)際昆蟲學(xué)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(gè)蠶品系的基因組重測(cè)序和高精度遺傳變異圖譜繪制，發(fā)現(xiàn)1600萬(wàn)個(gè)SNP位點(diǎn)、31萬(wàn)個(gè)Indel和3.5萬(wàn)個(gè)SV，發(fā)現(xiàn)家蠶由中國(guó)野桑蠶而來(lái)的馴化為單一事件，研究論文在Science發(fā)表。

第二，家蠶基因組的功能注釋。建立家蠶遺傳及基因組數(shù)據(jù)庫(kù)SilkDB，2003年對(duì)外開放，50個(gè)國(guó)家和地區(qū)的著名機(jī)構(gòu)為日常用戶。該數(shù)據(jù)庫(kù)是世界上家蠶和昆蟲最權(quán)威的數(shù)據(jù)庫(kù)，集中了基因表達(dá)、突變信息、基因注釋信息等要素，包括中國(guó)家蠶基因組框架圖、1.8萬(wàn)余個(gè)預(yù)測(cè)基因、已知212個(gè)家蠶基因、554條鱗翅目昆蟲基因序列、60余萬(wàn)條家蠶重復(fù)序列等相關(guān)重要數(shù)據(jù)，并還在不斷補(bǔ)充最新的家蠶基因組研究數(shù)據(jù)。

設(shè)計(jì)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(guī)模功能基因篩查及表達(dá)譜分析，建立家蠶基因表達(dá)譜數(shù)據(jù)庫(kù)，為進(jìn)一步分析家蠶性別決定、抗性、絲蛋白合成等重要性狀相關(guān)的功能基因提供重要信息；利用蛋白質(zhì)組學(xué)、RNAi、轉(zhuǎn)基因和定向敲除等方法，分析了各發(fā)育時(shí)期、組織器官的基因轉(zhuǎn)錄、翻譯和調(diào)控，對(duì)家蠶基因組進(jìn)行了功能注釋。相關(guān)研究發(fā)表于PNAS、Genome Bio、Nucleic Acids Res和JBC等刊物。

第三，家蠶重要經(jīng)濟(jì)性狀的形成機(jī)理研究。構(gòu)建了家蠶性別決定信號(hào)通路，研究了BmDsx基因在性別決定中的作用；系統(tǒng)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(hào)通路。建立了高效實(shí)用的轉(zhuǎn)基因及基因組編輯系統(tǒng)，獲得20余個(gè)轉(zhuǎn)基因素材和1個(gè)轉(zhuǎn)基因新型實(shí)用蠶品種。申請(qǐng)基因?qū)＠?0余項(xiàng)，獲授權(quán)專利19項(xiàng)，在Nat.Biotechnol、Plos One、Genomics、BMC Dev.Biol.、Dev.Comp.Immunol等雜志發(fā)表論文200余篇，多篇論文被評(píng)為雜志的高訪問(wèn)率論文；出版專著《蠶絲生物學(xué)》等4部。