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“蚕宫殿”:家蚕基因库

时间:2015-11-27 来源: 中国科技网

在美丽的西南大学主校园南区,有一座约3000m2的专用建筑,外观为简约的欧式风格,被人们称作“蚕宫殿”,这就是家蚕基因库所在地。

这里保存着源于本土及世界各地的家蚕多样性自然资源和人工创制的遗传变异等700余系,尤其以突变系统为主要特色,覆盖了全球现存家蚕突变型的90%以上,为当今世界最大、最全的家蚕基因库,被称作国际该领域的“中核机构”。它凝聚了几代科研人员的心血,是蚕业科学和产业发展雄厚的生物资源基础。

在中国工程院院士向仲怀和中国蚕学会理事长鲁成教授的领导和推动下,最近约20年来,家蚕遗传资源研究后继者西南大学蚕学与系统生物学研究所教授代方银在该项事业发展中做出了突出贡献。

1993年,代方银参加工作,专注于家蚕基因资源的持续保存和遗传系统扩充,至今他和团队一道累计新建家蚕遗传系统达400余系。他研究发现家蚕新突变型30多种,占同期本领域新发现的60%以上,国内的80%以上;完成了40多种表型的遗传规律分析,将30多个新基因定位在染色体上,有力丰富了家蚕连锁遗传图谱,并新建家蚕第27连锁群,是我国在家蚕新连锁群确定中的首个贡献。

历经10多年,他培育建立了目前世界上最完善的一套覆盖家蚕28对染色体的标记基因近等位基因系30个,并建立高度近交系20余个等一批重要研究材料;发掘广食性等一批具有重要育种价值的资源,建立育种基础材料数十份,并以此材料支撑育成推广性别标记、天然彩色茧/丝等适应产业多元化发展需求的实用品种5对。

多年来,代方银在先后参与完成家蚕分子连锁图、基因组序列、丝腺甲基化谱等重大计划的基础上,采用分子标记批量化定位家蚕突变基因。

5年前,代方银及其团队率先在国内实现家蚕特定遗传性状对应基因的克隆鉴定和成果发表。至今,他带领研究组已成功解析了10多种类的特殊遗传突变,跻身本领域国内领先和国际先进行列。

实验研究表明,家蚕白化病中国株系实际与人类一种非经典型苯丙酮尿症的致病机制一致,为四氢生物喋呤缺乏导致,给致病家蚕喂食四氢生物喋呤一样能实现治疗,具有作为药物筛选实验动物的潜能。他们通过解析家蚕突变体的一项最新研究,甚至发现了新的抑癌基因,相关转化研发试验正在推进;他们发现躯体僵硬的“石蚕”是昆虫中高度保守的一种表皮蛋白基因突变所致,有望成为控制害虫的分子靶标;他们对家蚕“暗化型”的研究,揭示了一种乙酰转移酶缺乏导致昆虫黑化,丰富了昆虫黑色素代谢途径,等等。

“利用家蚕资源中的致死、不育、畸形、适应性缺陷等类遗传疾病系统,研究建立疾病研究模型及药物筛选实验动物,或者发掘建立鳞翅目害虫控制的有效分子靶标,这是我们努力推进家蚕实验生物系统研究,延展和超越家蚕分子改良意义的更高目标。”代方银说。

在基因功能研究方面,他们建立了完备的技术体系。研究小组采用先进的基因组编辑技术验证体形突变“竹蚕”的候选基因,在正常蚕中实现定点敲除该基因,并获得与“竹蚕”表型一样的突变蚕。他们也正利用这项技术创制期望特征的重要价值家蚕资源。