家蚕分雌雄，雄性家蚕具有突出的经济优势，比如更高的转化率、更好的丝质品质和更强的生命力。
是否可以人为决定家蚕“生儿生女”，从而实现蚕丝的增产呢？
西南大学实验室内，代方银教授和副教授韩民锦进行科研讨论。华龙网记者 李一鸣 摄
近日，西南大学代方银教授团队通过研究，首次在家蚕性染色体W上发现蛋白编码基因，揭示了鳞翅目昆虫W染色体起源与进化的新机制。该研究有望推动“全雄蚕”品种选育，从而实现蚕丝增产增值。该成果论文日前发表在国际学术期刊《科学进展》。
这也是我国科学家全球率先完成家蚕物种完整的基因组序列。
据悉，雌性家蚕具有ZW染色体，雄性家蚕具有ZZ染色体。
W染色体序列，对家蚕的性别，起决定性作用。
西南大学实验室内，副教授韩民锦（右一）带领团队科研人员进行科学研究。华龙网记者 李一鸣 摄
为什么科学家要“重男轻女”去研究家蚕W染色体？作为重要经济昆虫的家蚕，其雄性个体具有生命力强、料丝转化率高、蚕丝净度好、生丝品级高等优势，“单养雄蚕”是蚕业界的长期愿景。
更为重要的是，动物界性染色体的组成呈现丰富的多样性。近20年来，家蚕性别决定分子机制研究一直是热点问题，但家蚕性别决定机制仍未被清晰解析，这正是与家蚕W染色体序列信息的缺乏有关。
西南大学实验室内，用于科研使用的家蚕。华龙网记者 李一鸣 摄
“家蚕基因组研究持续至今已有20余年，但家蚕所拥有的W染色体序列却一直未得到解析。”研究团队负责人、西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室主任代方银介绍，W染色体的基因组序列是雌性家蚕才拥有的，也是家蚕基因组全序列研究的最后一个堡垒，最难的部分。
论文第一作者、西南大学资源昆虫高效养殖与利用全国重点实验室副教授韩民锦介绍，团队应用二代短读长、三代长读长和Hi-C测序技术组装，获得家蚕雌性个体的染色体级别基因组，并开发了鉴定富含重复序列W染色体的工具，获得了长度约10.1Mb的家蚕W染色体序列。
西南大学实验室内，科研人员对家蚕进行观察研究。华龙网记者 李一鸣 摄
“本次研究发现，家蚕W染色体包含雌性性别决定因子Fem拷贝137个，蛋白编码基因76个，其中11个基因属于W染色体特有。”韩民锦说，这些信息对解析家蚕性别决定机制以及基于W染色体的分子育种具有重要价值。
近20年来，家蚕性别决定分子机制研究一直是热点问题，但家蚕性别决定机制仍未被清晰解析，这正是与家蚕W染色体序列信息的缺乏有关。在昆虫中，性染色体组成以XX或XY系统为主。但像家蚕这一类鳞翅目昆虫与其他大部分昆虫不同，其性染色体以ZZ或ZW系统为主。因此，关于鳞翅目昆虫W染色体的起源和进化受到进化生物学家的长期关注。
西南大学实验室内，科研人员记录观察研究数据。华龙网记者 李一鸣 摄
本次研究通过比较21个鳞翅目昆虫和3个毛翅目昆虫基因组，揭示鳞翅目昆虫W染色体通过多种机制独立产生，并提出了鳞翅目W染色体形成的新机制——单个Z染色体转换，对理解鳞翅目昆虫W染色体的起源与进化提供了新的见解。简单来说，本次研究成果不仅用于家蚕领域，还能沿用至蝴蝶等鳞翅目昆虫种类上。
“通过了解性别决定机制，我们可以采用人工方法来确保只培育雄性家蚕，从而利用其在经济价值上的优势。”韩民锦说，尽管雌性家蚕主要负责繁殖，但在产业应用中，通过人为操作可以实现对亲本的操作，以产生全雄后代，从而实现经济价值增长。
本次研究，加上2022年该团队发布的家蚕遗传资源“千蚕泛基因组”，目前，家蚕已拥有了作为一个物种的全部基因组序列，这也是家蚕基因组研究新的里程碑。
来源：华龙网
