科學家揭秘家蠶如何成為產絲高手

西南大學蠶學與系統生物學研究所、蠶桑紡織與生物質科學學院學院教授徐漢福課題組首次繪制了高分辨率的大蠶期絲腺全景時空轉錄圖譜，解碼家蠶何以高效產絲。7月10日，相關研究成果發表在《細胞報告》上。

實驗用的家蠶。課題組供圖

家蠶起源于我國，產絲量多，絲性能優。家蠶絲除了作為紡織原料的傳統用途，在組織工程、生物醫藥、食品、先進材料等領域亦展現出巨大潛力和應用前景。該研究首次繪制了高分辨率的大蠶期絲腺全景時空轉錄圖譜。以此為基礎，解析了大蠶期絲腺的細胞類型、細胞狀態及其基因表達的動態變化，精準定位并揭示了絲腺細胞群的空間位置與空間異質性。

研究發現，在單細胞分辨率下，大蠶期絲腺共有7種細胞類型，這些細胞隨時間維度呈現豐富的細胞狀態，不同狀態的細胞群沿擬時序軌跡可劃分為三條路徑，每條路徑上的功能異質性絲腺細胞在不同發育時期行使其相應的生物學功能。空間維度上，大蠶期絲腺各細胞群的功能特征與它們合成絲蛋白的區域異質性具有精準對應關系。

研究探明了大蠶期絲腺的絲蛋白合成細胞群和絲蛋白基因的時空表達動態，揭示了各細胞群在絲蛋白高效合成期的功能特征、轉錄調控網絡和細胞間通訊關系，鑒定了一批調控絲腺發育和絲蛋白高效合成的關鍵因子。這些研究結果，從時間和空間雙維度深度解碼了大蠶期家蠶絲腺的發育動態和高效產絲之謎。

課題組歷時4年，繪成并解析了涵蓋家蠶胚胎、稚蠶和大蠶共7個發育時期的絲腺單細胞藍圖和1個大蠶期絲腺空間轉錄圖譜，為家蠶絲腺生物學和精準分子育種研究提供了高分辨的時空視場和理論支撐，對促進以家蠶為模式的泌絲生物及其絲蛋白研究與利用具有重要意義。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2024.114460