家蠶基因組生物學實驗室：家蠶研究化繭成蝶

　　夯實家蠶遺傳資源和遺傳學基礎研究，是解決我國蠶業可持續發展的關鍵。 

　　在蠶學發展的每一個關鍵環節，科學基金都起到重要的引導和支撐作用。

　　我國科學家以現代科學技術“重建21世紀絲綢之路”的宏偉目標正逐步成為現實。　

　　不久前，全國蠶桑界唯一國家重點實驗室——家蠶基因組生物學實驗室在西南大學蠶學館掛牌。該實驗室面向國家生物學與產業需求，主攻家蠶基因組和功能基因組學、蠶桑資源與實驗生物系統等研究，鞏固提升我國蠶業研究與學科發展的領先優勢，引領家蠶模式生物化和蠶桑產業改造升級。　　

　　“實驗室的目標是以基因研究和應用為主線，全面推進家蠶作為產絲昆蟲（傳統蠶絲產業升級改造），模式昆蟲（鱗翅目害蟲模式）和昆蟲生物反應器（以絲腺和脂肪體合成高附加值蛋白或者工程材料）相關的研究。”家蠶基因組生物學國家重點實驗室主任夏慶友對《中國科學報》說。　

　　競爭與挑戰

　　我國是世界蠶業發祥地，有5000多年養蠶史。自20世紀70年代蠶繭產量再次超過日本后，中國一直保持蠶業第一生產大國地位。目前，我國蠶繭和生絲產量分別占世界總量的80%和70%，主導著國際市場。蠶絲業也成為我國富國興民、西部開發和新農村建設的綠色產業。　

　　但世界蠶業主要技術體系為日本在20世紀中葉創建。我國蠶業科技長期處于引進跟蹤狀態，蠶品種遺傳基礎雷同，抗性低，重大病害防治技術落后；蠶絲稠容易退色、起皺等問題一直沒能解決。我國蠶業效益低下、產業單一，科技水平遠不能滿足產業發展需要。而夯實家蠶遺傳資源和遺傳學基礎研究，是解決我國蠶業可持續發展的關鍵。　

　　2001年，日本發起“國際鱗翅目昆蟲/家蠶基因組計劃”時，中國未被吸收為成員。這對我國蠶業科技力量是一次挑戰和考驗。2003年，面對嚴峻的國際競爭形勢，中科院院士、西南農業大學（2005年合并為西南大學）教授向仲懷團隊率先完成了家蠶全基因測序，并于2004年在《科學》雜志發表關于家蠶基因組框架圖的論文，極大提升了我國蠶業科學水平和國際地位，此后，中國躋身家蠶基因組研究前列。　

　　跨越發展　

　　“基金委一直關注著蠶學基礎研究，在蠶學發展的每一個關鍵環節和階段，都起到了重要的引導和支撐作用。”夏慶友說。

　　自上世紀30年代家蠶一代雜交種在我國大量推廣以來，家蠶“土種”逐漸被淘汰。作為家養動物，家蠶完全依賴人類而存續，大量豐富的家蠶資源面臨丟失危險。　

　　1988年，向仲懷申請的“桑蠶基因庫”項目首次獲得科學基金資助。該項目整理了自20世紀40年代以來保存的家蠶基因資源品系及世代記錄資料；建立完善了長達100余世代的譜系記錄，并收集、引進和研究發現新的突變系，將保存基因系統擴充至400個；建立我國歷史最久、存系最多的家蠶基因庫，初步建立了一套家蠶連鎖分析標記基因系統；解決了我國蠶學研究與產業發展的遺傳資源問題。　　

　　上世紀90年代初，隨著現代生物科技的發展，我國開展家蠶分子生物學及遺傳工程研究的條件逐步成熟。西南大學抓住時機，建立我國第一個“桑蠶分子生物學及遺傳工程研究室”，開展前沿科學研究。1997年，該領域申請到第一個國家自然科學基金項目。此后，一批科學基金資助項目取得的成果，帶動了國家“863”及國際合作計劃對家蠶基因資源及分子輔助研究的立項。　　

　　正是在科學基金的資助下，我國系統地開展了家蠶分子多態性、分子連鎖遺傳圖譜、突變基因遺傳分析和定向遺傳改良研究；發展構建了世界最大的家蠶突變基因資源庫，保存遺傳系統700余個，覆蓋世界現存家蠶突變基因的90%以上；奠定了我國在家蠶突變遺傳和遺傳改良領域的國際優勢。2009年，“家蠶突變基因研究”獲重慶市自然科學獎一等獎。　

　　在家蠶基因組研究領域，1995年向仲懷、李振剛等提出“中國家蠶基因組計劃”，隨后在科學基金資助下開展家蠶EST研究，并迅速取得突破。　

　　2003年6月，中國正式啟動家蠶基因組測序工作，當年10月就率先完成了家蠶全基因組6X霰彈法測序和組裝工作。2008年，中日合作完成家蠶基因組精細圖。2009年，我國完成40個蠶類基因組完全重測序及高精度遺傳變異圖譜，并再次在《科學》雜志發表論文。這些研究提升了家蠶作為鱗翅目昆蟲模式生物的科學地位。中國在家蠶基因研究方面也做到了步步領先。　　

　　西南大學蠶學學科創始于20世紀50年代，以家蠶遺傳學基礎和應用為主線的研究一直延續至今。在科學基金的資助下，該學科快速發展，并于上世紀90年代獲四川省科技進步獎一等獎和國家自然科學獎，進一步推動了該學科的跨越發展。該學科先后形成了生化與分子生物學、遺傳學、生理學、微生物學、細胞生物學及生物物理學等生物學新興學科群；實現了蠶業跨越發展，并大力促進了學科建設和人才培養，孕育了新型產業出現。　

　　“從上世紀90年代至今，國家自然科學基金資助了我們數十個面上項目和4個重點項目。”該實驗室學術秘書袁聯偉對《中國科學報》說，“對該研究起到了至關重要的作用。” 

　　“可以說，正是因為基金委的大力和持續的支持，才使得我國蠶學于近10來年牢牢占據國際領先地位。”夏慶友說。 

　　重建“絲路” 

　　國家自然科學基金的持續資助，為該校家蠶功能基因研究打下了堅實基礎，也為該校獲得“863”、“973”等一大批重大項目創造了條件。　

　　最近5年間，該學科圍繞家蠶繭絲合成、發育變態、免疫抗性、性別調控等主要經濟性狀的分子機理與遺傳調控進行攻關研究，獲得了一系列突破性進展。目前已申請基因ZL40余項，創制轉基因家蠶創新素材50多個。　

　　“在科學基金的資助下，我們在國際上的影響力逐步增大。重要的是，形成了一支重要的研究隊伍。”該實驗室副教授潘國慶對《中國科學報》說。 

　　4月18日，夏慶友指導的博士生蔣亮在《病毒學文獻》（Archives of Virology）發表文章，介紹了該小組在家蠶轉基因抗病研究方面的重要突破。此前不久，新華社報道了該實驗室培育獲得1對轉基因有色繭實用蠶品種，并完成繅絲、織綢及繭絲性能鑒定，在重慶、廣西等地試驗推廣的消息。蠶農每飼養一張新蠶種，較普通的白色繭品種可增收1000元左右。　

　　家蠶基因研究成果已惠及蠶業。我國蠶業科學家以現代科學技術“重建21世紀絲綢之路”的宏偉目標正在實現。