中国科学家完成柞蚕全基因组测序 助力柞蚕茧丝性状改良

2014411日,柞蚕基因组研究联合攻关项目组(简称柞蚕项目组)携手深圳华大基因科技服务有限公司(简称华大科技),经过2年的不懈努力,率先完成了柞蚕(Antheraea pernyi)全基因组测序工作,为改良柞蚕茧丝等性状,创造实用新品种奠定了分子生物学基础。这也是我国蚕业科学家继完成家蚕基因组“框架图”和“精细图”、桑树基因组测序后又一蚕业基因组突破性研究成果,在世界野蚕研究领域具有里程碑式的意义。

由辽宁省蚕业科学研究所牵头,联合辽宁省农科院大连生物技术研究所、吉林省蚕业科学研究所、沈阳农业大学生物科学技术学院、河南省蚕业科学研究所、黑龙江省蚕业研究所共同组成的柞蚕项目组,早在20124月便与华大科技展开柞蚕全基因组测序的合作,通过对原始测序数据的校对和整理,最终得到128X的高质量基因组数据。经组装后,柞蚕基因组大小约为647Mbcontig50的长度为32.8Kbscaffold N50 321.2Kb,柞蚕基因组平均GC含量在35%左右,与家蚕(Bombyx mori)接近,预测的基因有功能注释的超过92%

尽管柞蚕的人工驯化历史已有2000多年,但其野生性仍较强。柞蚕项目组选取了历经近百代的自交提纯与互交复壮的胶兰作为试验对象,但该物种杂合率仍超过千分之六。“为降低物种复杂性带来的组装干扰,我们大大加深了大片段测序的深度,为后续的scaffold构建提供了更多的数据支持,在高杂合、高重复的情况下,使得组装指标达到精细图标准N50 321.2Kb,”华大科技该项目负责人之一何荣军介绍道,“通过注释发现,该物种的重复序列含量较高,尤其是TE中的LINEDNA含量,远高于一般动物,这可能是导致该物种基因组增大的原因。”

中国是柞蚕的发源地,其蚕茧年均产量8万吨左右,占世界总产量的90%以上,年均产值25亿元以上,蚕茧加工及综合利用年均产值约180亿元。此外,柞蚕茧丝具有柔软、透气、吸温性强、光泽明亮的优点,具有天然纤维的优美,被誉为“纤维皇后”,倍受人们喜爱。较桑蚕丝而言,柞蚕丝孔隙度大,更蓬松,防紫外线效果是桑蚕丝的3.5倍。

“启动柞蚕基因组测序计划,旨在获得柞蚕基因结构组织的详细信息,探讨基因产物的功能,从分子水平上深入阐明柞蚕的生物学特性、泌丝机理以及与微生物的相互作用,为改良柞蚕茧丝等性状、培育实用品种奠定基础。从而进一步提升我国柞蚕产业的科技竞争力,推动世界柞蚕业科学技术的进步,并继续保持我国柞蚕茧丝业的国际领先优势。”柞蚕项目组组长、来自辽宁省蚕业科学研究所的姜德富研究员讲到。