7月15日，著名遺傳學期刊PLoS Genetics在線發(fā)表了家蠶國重室代方銀教授課題組的研究成果“The beta-1, 4-N-acetylglucosaminidase 1 gene, selected by domestication and breeding, is involved in cocoon construction of Bombyx mori”。該研究成功鑒定了控制家蠶繭絲產(chǎn)量的一個關(guān)鍵的主效基因，并闡釋了在蠶繭構(gòu)建及結(jié)繭昆蟲進化中的作用。
經(jīng)典遺傳學理論指導下的家蠶傳統(tǒng)育種早已進入平臺期，突破家蠶品種產(chǎn)量等性狀的瓶頸，被寄望于現(xiàn)代分子育種。這需要對家蠶主要育種性狀的遺傳基礎(chǔ)及其調(diào)控機制具有系統(tǒng)而深入的認知。關(guān)于家蠶繭絲性狀遺傳規(guī)律的研究，以1928年沈敦輝提出的“四對基因”控制假說為基礎(chǔ)，近百年來眾多研究者在不同層次上開展了大量研究。然而，作為典型數(shù)量遺傳性狀的家蠶繭絲產(chǎn)量性狀，其遺傳基礎(chǔ)甚為復雜，并顯著受環(huán)境條件的影響，頗具研究難度，使得其控制基因的鑒定長期未獲根本性突破。
代方銀課題組基于長期的家蠶種質(zhì)資源和遺傳學研究積淀，根據(jù)家蠶遺傳特性重新建立了適合于其數(shù)量性狀分子遺傳定位的分析方法，分別在家蠶第1、11和22號染色體上“識別”出控制產(chǎn)絲量的主效位點，它們對繭絲產(chǎn)量性狀“繭層量”的貢獻率分別達到35%、15%和4.5%。在此基礎(chǔ)上，本研究針對第11號染色體上的主效位點開展基因鑒定，通過規(guī)模化的產(chǎn)絲量差異品系關(guān)聯(lián)分析、精細定位、基因表達和功能鑒定等綜合手段，確定β-1, 4-N-乙酰氨基葡糖胺1基因（BmGlcNase1）為家蠶產(chǎn)絲量的關(guān)鍵主效基因。過表達BmGlcNase1分別使雌性和雄性個體提升10.9%和8.5%的產(chǎn)絲量，敲低該基因則雌雄蠶產(chǎn)絲量均下降約7%，體現(xiàn)了該基因?qū)τ谛Q絲產(chǎn)量的突出重要性。該研究首次利用正向遺傳學研究方法鑒定到控制家蠶繭絲產(chǎn)量性狀的基因，為進一步提高家蠶產(chǎn)絲能力的遺傳改良提供了重要靶標。
家蠶飼養(yǎng)歷史已達約5000年之久，至今養(yǎng)蠶業(yè)的主要目的仍是獲得高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的蠶繭，包括以蠶繭為原料的絲綢工業(yè)及其衍生產(chǎn)業(yè)，為我國和“絲綢之路”沿線國家的經(jīng)濟建設(shè)和文化發(fā)展等作出了巨大貢獻，絲綢是靚麗的“中國名片”。當前，我國養(yǎng)蠶業(yè)在脫貧攻堅、鄉(xiāng)村振興、健康民生、西部開發(fā)等國家戰(zhàn)略和地方經(jīng)濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。家蠶品種是蠶絲產(chǎn)業(yè)的重要基礎(chǔ)，圍繞家蠶品種改良的基礎(chǔ)研究長期是蠶業(yè)科研的主要內(nèi)容。
博士后李春林為該論文第一作者，代方銀教授和魯成教授為共同通訊作者。本研究得到了國家自然科學基金重點項目、國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃(863)項目、國家“雙一流”建設(shè)專項以及中央高?；究蒲?/span>業(yè)務(wù)費的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008907
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