家蚕基因组的功能研究

家蚕基因组的功能研究

主要完成人：

夏庆友（西南大学）

周泽扬（西南大学）

鲁 成（西南大学）

王 俊（深圳华大基因研究院）

向仲怀（西南大学）

家蚕基因组的功能研究项目属畜牧学领域，是针对我国蚕学重大科学问题，并在激烈的国际竞争形势下取得的原创性研究成果。该项目在农业上能实现家蚕适度规模化养殖；在工业上可以提供更好的蚕丝。项目带动了中国蚕学的快速进步，并对我国蚕丝产业的发展产生了积极影响。其主要成果如下：

第一，完成中国家蚕基因组计划。这是我国科学家继完成人类基因组1%测序工作、水稻基因组“框架图”和“精密图”之后，向人类贡献的第三大基因组研究成果，也标志着我国在家蚕基因组研究方面已居世界领先地位。2002年构建了家蚕11个不同发育时期重要组织器官的cDNA文库，分析了10万条EST，2004年完成了6X家蚕全基因组框架图，获得家蚕基因组大小为430Mb、18510个预测基因，分析了基因组结构、进化及家蚕生长发育相关的基因家族等，在Science发表。

2008年通过中日合作，绘制了家蚕基因组9X精细图谱，将87%的基因组片段和94%的基因定位到染色体上，为识别、筛选具有重要价值功能基因提供了重要支撑，国际昆虫学著名杂志Insect Biochemistry and Molecular Biology为此出版《家蚕基因组特刊》。

2009年完成40个蚕品系的基因组重测序和高精度遗传变异图谱绘制，发现1600万个SNP位点、31万个Indel和3.5万个SV，发现家蚕由中国野桑蚕而来的驯化为单一事件，研究论文在Science发表。

第二，家蚕基因组的功能注释。建立家蚕遗传及基因组数据库SilkDB，2003年对外开放，50个国家和地区的著名机构为日常用户。该数据库是世界上家蚕和昆虫最权威的数据库，集中了基因表达、突变信息、基因注释信息等要素，包括中国家蚕基因组框架图、1.8万余个预测基因、已知212个家蚕基因、554条鳞翅目昆虫基因序列、60余万条家蚕重复序列等相关重要数据，并还在不断补充最新的家蚕基因组研究数据。

设计制作了世界上第一张覆盖家蚕全基因组的oligo基因芯片和microRNA芯片，完成大规模功能基因筛查及表达谱分析，建立家蚕基因表达谱数据库，为进一步分析家蚕性别决定、抗性、丝蛋白合成等重要性状相关的功能基因提供重要信息；利用蛋白质组学、RNAi、转基因和定向敲除等方法，分析了各发育时期、组织器官的基因转录、翻译和调控，对家蚕基因组进行了功能注释。相关研究发表于PNAS、Genome Bio、Nucleic Acids Res和JBC等刊物。

第三，家蚕重要经济性状的形成机理研究。构建了家蚕性别决定信号通路，研究了BmDsx基因在性别决定中的作用；系统鉴定了家蚕抗菌肽家族及各成员在体液免疫中的作用，研究建立了家蚕体液免疫信号通路。建立了高效实用的转基因及基因组编辑系统，获得20余个转基因素材和1个转基因新型实用蚕品种。申请基因专利50余项，获授权专利19项，在Nat.Biotechnol、Plos One、Genomics、BMC Dev.Biol.、Dev.Comp.Immunol等杂志发表论文200余篇，多篇论文被评为杂志的高访问率论文；出版专著《蚕丝生物学》等4部。