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量的一個關鍵的主效基因，并闡釋了在蠶繭構建及結繭昆蟲進化中的作用。
經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及其調控機制具有系統(tǒng)而深入的認知。關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，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量性狀，其遺傳基礎甚為復雜，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”出控制產絲量的主效位點，它們對繭絲產量性狀“繭層量”的貢獻率分別達到35%、15%和4.5%。在此基礎上，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)模化的產絲量差異品系關聯(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）為家蠶產絲量的關鍵主效基因。過表達BmGlcNase1分別使雌性和雄性個體提升10.9%和8.5%的產絲量，敲低該基因則雌雄蠶產絲量均下降約7%，體現(xiàn)了該基因對于蠶絲產量的突出重要性。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量性狀的基因，為進一步提高家蠶產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優(yōu)質的蠶繭，包括以蠶繭為原料的絲綢工業(yè)及其衍生產業(yè)，為我國和“絲綢之路”沿線國家的經濟建設和文化發(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)略和地方經濟社會發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。家蠶品種是蠶絲產業(yè)的重要基礎，圍繞家蠶品種改良的基礎研究長期是蠶業(yè)科研的主要內容。
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、國家高技術研究發(fā)展計劃(863)項目、國家“雙一流”建設專項以及中央高校基本科研業(yè)務費的支持。
論文鏈接：https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1008907
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