家蚕基因组生物学实验室：家蚕研究化茧成蝶

　　夯实家蚕遗传资源和遗传学基础研究，是解决我国蚕业可持续发展的关键。 

　　在蚕学发展的每一个关键环节，科学基金都起到重要的引导和支撑作用。

　　我国科学家以现代科学技术“重建21世纪丝绸之路”的宏伟目标正逐步成为现实。　

　　不久前，全国蚕桑界唯一国家重点实验室——家蚕基因组生物学实验室在西南大学蚕学馆挂牌。该实验室面向国家生物学与产业需求，主攻家蚕基因组和功能基因组学、蚕桑资源与实验生物系统等研究，巩固提升我国蚕业研究与学科发展的领先优势，引领家蚕模式生物化和蚕桑产业改造升级。　　

　　“实验室的目标是以基因研究和应用为主线，全面推进家蚕作为产丝昆虫（传统蚕丝产业升级改造），模式昆虫（鳞翅目害虫模式）和昆虫生物反应器（以丝腺和脂肪体合成高附加值蛋白或者工程材料）相关的研究。”家蚕基因组生物学国家重点实验室主任夏庆友对《中国科学报》说。　

　　竞争与挑战

　　我国是世界蚕业发祥地，有5000多年养蚕史。自20世纪70年代蚕茧产量再次超过日本后，中国一直保持蚕业第一生产大国地位。目前，我国蚕茧和生丝产量分别占世界总量的80%和70%，主导着国际市场。蚕丝业也成为我国富国兴民、西部开发和新农村建设的绿色产业。　

　　但世界蚕业主要技术体系为日本在20世纪中叶创建。我国蚕业科技长期处于引进跟踪状态，蚕品种遗传基础雷同，抗性低，重大病害防治技术落后；蚕丝稠容易退色、起皱等问题一直没能解决。我国蚕业效益低下、产业单一，科技水平远不能满足产业发展需要。而夯实家蚕遗传资源和遗传学基础研究，是解决我国蚕业可持续发展的关键。　

　　2001年，日本发起“国际鳞翅目昆虫/家蚕基因组计划”时，中国未被吸收为成员。这对我国蚕业科技力量是一次挑战和考验。2003年，面对严峻的国际竞争形势，中科院院士、西南农业大学（2005年合并为西南大学）教授向仲怀团队率先完成了家蚕全基因测序，并于2004年在《科学》杂志发表关于家蚕基因组框架图的论文，极大提升了我国蚕业科学水平和国际地位，此后，中国跻身家蚕基因组研究前列。　

　　跨越发展　

　　“基金委一直关注着蚕学基础研究，在蚕学发展的每一个关键环节和阶段，都起到了重要的引导和支撑作用。”夏庆友说。

　　自上世纪30年代家蚕一代杂交种在我国大量推广以来，家蚕“土种”逐渐被淘汰。作为家养动物，家蚕完全依赖人类而存续，大量丰富的家蚕资源面临丢失危险。　

　　1988年，向仲怀申请的“桑蚕基因库”项目首次获得科学基金资助。该项目整理了自20世纪40年代以来保存的家蚕基因资源品系及世代记录资料；建立完善了长达100余世代的谱系记录，并收集、引进和研究发现新的突变系，将保存基因系统扩充至400个；建立我国历史最久、存系最多的家蚕基因库，初步建立了一套家蚕连锁分析标记基因系统；解决了我国蚕学研究与产业发展的遗传资源问题。　　

　　上世纪90年代初，随着现代生物科技的发展，我国开展家蚕分子生物学及遗传工程研究的条件逐步成熟。西南大学抓住时机，建立我国第一个“桑蚕分子生物学及遗传工程研究室”，开展前沿科学研究。1997年，该领域申请到第一个国家自然科学基金项目。此后，一批科学基金资助项目取得的成果，带动了国家“863”及国际合作计划对家蚕基因资源及分子辅助研究的立项。　　

　　正是在科学基金的资助下，我国系统地开展了家蚕分子多态性、分子连锁遗传图谱、突变基因遗传分析和定向遗传改良研究；发展构建了世界最大的家蚕突变基因资源库，保存遗传系统700余个，覆盖世界现存家蚕突变基因的90%以上；奠定了我国在家蚕突变遗传和遗传改良领域的国际优势。2009年，“家蚕突变基因研究”获重庆市自然科学奖一等奖。　

　　在家蚕基因组研究领域，1995年向仲怀、李振刚等提出“中国家蚕基因组计划”，随后在科学基金资助下开展家蚕EST研究，并迅速取得突破。　

　　2003年6月，中国正式启动家蚕基因组测序工作，当年10月就率先完成了家蚕全基因组6X霰弹法测序和组装工作。2008年，中日合作完成家蚕基因组精细图。2009年，我国完成40个蚕类基因组完全重测序及高精度遗传变异图谱，并再次在《科学》杂志发表论文。这些研究提升了家蚕作为鳞翅目昆虫模式生物的科学地位。中国在家蚕基因研究方面也做到了步步领先。　　

　　西南大学蚕学学科创始于20世纪50年代，以家蚕遗传学基础和应用为主线的研究一直延续至今。在科学基金的资助下，该学科快速发展，并于上世纪90年代获四川省科技进步奖一等奖和国家自然科学奖，进一步推动了该学科的跨越发展。该学科先后形成了生化与分子生物学、遗传学、生理学、微生物学、细胞生物学及生物物理学等生物学新兴学科群；实现了蚕业跨越发展，并大力促进了学科建设和人才培养，孕育了新型产业出现。　

　　“从上世纪90年代至今，国家自然科学基金资助了我们数十个面上项目和4个重点项目。”该实验室学术秘书袁联伟对《中国科学报》说，“对该研究起到了至关重要的作用。” 

　　“可以说，正是因为基金委的大力和持续的支持，才使得我国蚕学于近10来年牢牢占据国际领先地位。”夏庆友说。 

　　重建“丝路” 

　　国家自然科学基金的持续资助，为该校家蚕功能基因研究打下了坚实基础，也为该校获得“863”、“973”等一大批重大项目创造了条件。　

　　最近5年间，该学科围绕家蚕茧丝合成、发育变态、免疫抗性、性别调控等主要经济性状的分子机理与遗传调控进行攻关研究，获得了一系列突破性进展。目前已申请基因ZL40余项，创制转基因家蚕创新素材50多个。　

　　“在科学基金的资助下，我们在国际上的影响力逐步增大。重要的是，形成了一支重要的研究队伍。”该实验室副教授潘国庆对《中国科学报》说。 

　　4月18日，夏庆友指导的博士生蒋亮在《病毒学文献》（Archives of Virology）发表文章，介绍了该小组在家蚕转基因抗病研究方面的重要突破。此前不久，新华社报道了该实验室培育获得1对转基因有色茧实用蚕品种，并完成缫丝、织绸及茧丝性能鉴定，在重庆、广西等地试验推广的消息。蚕农每饲养一张新蚕种，较普通的白色茧品种可增收1000元左右。　

　　家蚕基因研究成果已惠及蚕业。我国蚕业科学家以现代科学技术“重建21世纪丝绸之路”的宏伟目标正在实现。