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　　我科學(xué)家繪就世界首張家蠶超級(jí)泛基因組圖譜【創(chuàng)建“數(shù)字家蠶” 賦能設(shè)計(jì)育種】

　　◎本報(bào)記者 雍 黎

　　家蠶基因組研究有了“數(shù)字字典”。10月9日，西南大學(xué)發(fā)布消息，家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)完成家蠶大規(guī)模種質(zhì)資源基因組解析，在全球首次繪就家蠶超級(jí)泛基因組圖譜，并率先創(chuàng)建“數(shù)字家蠶”基因庫，讓蠶學(xué)科邁入信息化時(shí)代，開啟了我國(guó)家蠶基因設(shè)計(jì)育種之門。這一成果已于近日在《自然·通訊》在線發(fā)表。

　　歷時(shí)四年解析“千蠶基因組”

　　家蠶是重要的經(jīng)濟(jì)昆蟲和新興模式生物，但之前僅有單一參考基因組及部分重測(cè)序，尚不足以支撐基因組變異和優(yōu)良基因的深度挖掘，尤其對(duì)于分子育種具有顯著局限。因此家蠶種質(zhì)資源基因組數(shù)字化，構(gòu)建家蠶超級(jí)泛基因組圖譜尤為重要。

　　家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、國(guó)家蠶桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系首席科學(xué)家代方銀教授團(tuán)隊(duì)歷時(shí)4年對(duì)1078份蠶種質(zhì)資源進(jìn)行了深度測(cè)序，在全球首次繪就家蠶超級(jí)泛基因組圖譜。

　　“這1078份蠶種質(zhì)資源覆蓋了世界‘絲綢之路’各主要蠶區(qū)，涵蓋全世界家蠶代表性種質(zhì)資源的90%以上，樣本規(guī)模大，覆蓋范圍廣?！贝姐y教授介紹，這個(gè)“千蠶基因組”中，包括47個(gè)野桑蠶、205個(gè)家蠶地方種、194個(gè)實(shí)用種和632個(gè)突變體。

　　基因組是生物體的所有遺傳物質(zhì)的總和，泛基因組是指一個(gè)物種內(nèi)所有基因組信息的總和，它比單一參考基因組涵蓋了更多的遺傳多樣性。2003年西南大學(xué)繪制完成家蠶基因組框架圖以來，科學(xué)界不斷在對(duì)家蠶基因組進(jìn)行測(cè)序研究，希望繪制出更全更具深度的“精細(xì)圖”。但此前的家蠶群體基因組學(xué)研究樣本數(shù)目都只有幾十個(gè)或100多個(gè)，且都是基于二代測(cè)序技術(shù)，測(cè)序讀長(zhǎng)短，樣本少，獲得的信息有限。隨著三代測(cè)序技術(shù)的成熟，泛基因組研究得以實(shí)現(xiàn)。

　　本項(xiàng)目的測(cè)序樣本數(shù)超過了1000份，對(duì)其中545份代表性資源進(jìn)行了三代測(cè)序，組裝了545個(gè)蠶的高質(zhì)量基因組，獲得了最廣泛的家蠶遺傳變異信息。該超級(jí)泛基因組囊括了目前最全面的家蠶和野桑蠶基因組信息，是迄今全球動(dòng)植物中最大的長(zhǎng)讀長(zhǎng)泛基因組，也是最高質(zhì)量的家蠶基因組圖譜。

　　“數(shù)字家蠶”基因庫有助設(shè)計(jì)育種

　　以前鑒定特定性狀的基因或其因果變異猶如“大海撈針”，現(xiàn)在可謂“甕中捉鱉”，因?yàn)槌?jí)泛基因組為此提供了“精細(xì)網(wǎng)格化”的“坐標(biāo)”指導(dǎo)，對(duì)于行家里手來說像是“查字典”。發(fā)布會(huì)上，中國(guó)工程院院士向仲懷這樣形容這一超級(jí)泛基因組的作用。

　　“沒有現(xiàn)在的‘泛基因組’之前，我們要完成一個(gè)性狀基因的研究可能需要3到5年，而現(xiàn)在可能在短短的幾天、幾個(gè)月以內(nèi)就能完成?！眹?guó)家蠶桑產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系崗位科學(xué)家、西南大學(xué)家蠶基因組生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室教授童曉玲解釋，真核生物基因組由ATCG四種堿基組成，類似于計(jì)算機(jī)的二進(jìn)制編碼，通過有機(jī)的排列組合存儲(chǔ)了物種的所有可遺傳的性狀或表型的遺傳信息。家蠶超級(jí)泛基因組圖譜是涵蓋了蠶的所有遺傳信息的一張圖，通過這張圖可以直接對(duì)接表型和基因組密碼。

　　傳統(tǒng)育種是通過對(duì)表型的選擇來實(shí)現(xiàn)優(yōu)良基因聚集，選擇效率較低，且周期較長(zhǎng)。隨著基因組時(shí)代的到來，分子育種技術(shù)成為破解這一瓶頸的鑰匙。泛基因組的完成可以極大提升育種優(yōu)良基因的挖掘效率，在此基礎(chǔ)上，就可根據(jù)育種目標(biāo)，結(jié)合基因組選擇、基因編輯、合成生物學(xué)等分子育種手段，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)育種。

　　“家蠶超級(jí)泛基因組的完成將突破其育種瓶頸，開啟分子育種的新紀(jì)元?！毕蛑賾言菏勘硎荆@是百年來家蠶研究最大的成果，讓蠶學(xué)科跨入了信息化時(shí)代，開啟了家蠶功能基因組研究和分子育種研究的新篇章，是科學(xué)技術(shù)支持振興蠶絲業(yè)的新起點(diǎn)。