探访国家重点实验室:这个实验室专门研究“蚕宝宝”

发布时间: 2021-09-23

想不到吧,蚕也可以这么神奇

关于蚕,大多数人

能联想到的就是

“春蚕到死丝方尽,蜡炬成灰泪始干”

这句来自唐朝的诗词

佐证着中国蚕桑业的悠久历史

小编就带你走进

一个专门研究“蚕宝宝”的实验室

5月6日,西南大学桑树育种中心,一名科研人员正在测量长穗桑果实的长度。谢智强 摄

实验室“自我介绍”

国家重点实验室

我的老家在西南大学,但我在四川、广西、云南、新疆、广东等地区也有“根据地”,以方便做实验研究。

工作则是以基因组生物学系统研究为核心,主要开展家蚕基因组和功能基因组、蚕桑资源与实验生物系统、生物技术与遗传改良三个方向的研究。

近年来我也“有点成就”(低调/):承担国家重点研发计划、973计划等科研项目600余项,

牵头绘制世界上第一张家蚕基因组框架图及精细图,完成蚕类基因组重测序……让我国蚕桑学研究和产业创新处于世界领先地位。

关于未来,将瞄准生物种业、乡村振兴等国家重大战略需求,围绕种质保护与创新、高效安全养殖、资源高效利用关键技术创新,对特种经济动物展开研究,助力我国特种养殖产业高质量发展。

蚕宝宝住“宫殿”

一日三餐专人照顾

这里有世界最大的家蚕基因资源库

5月6日,西南大学家蚕基因资源库,科研人员正在检查蚕宝宝健康状况。谢智强摄

走进西南大学,一座欧式风格的建筑格外醒目,这就是实验室所在地。

家蚕基因资源库所在的建筑被称作“蚕宫殿”,有3000平方米,负一楼放置桑叶,其他四层楼基本上都是蚕房。

蚕房里,左右两侧的钢架上,一排排蚕床整齐摆放,每张“床”上都有密密麻麻的蚕宝宝。

实验室主任代方银介绍,实验室建立了世界最大的家蚕基因资源库,目前已拥有1000份以上家蚕基因资源,覆盖家蚕突变型的90%以上。

家蚕基因资源采用活体保存,有效期仅有一年,所以每年春天实验室都会大规模养蚕。蚕宝宝们一日三餐都有专人照顾。

这里的蚕宝宝有的身上布满黑色条纹,有的则是纯白色,有的甚至是透明色。更神奇的是,蚕宝宝的血液竟有不同的颜色,并结出五颜六色的茧。

“蚕茧的颜色跟血液的颜色性状具有必然联系。”保种研究人员胡海举例说,如果蚕宝宝的血液是黄色,就会结黄色、稻草色或粉红色的茧;如果是无色,则会结绿色或白色的茧。这些色素物质都来自桑叶。

西洽会上,彩色茧受到市民朋友的关注。雷键 摄

在“蚕宫殿”二楼的一个房间里,还有一个年代久远的老书柜,里面存放着蚕宝宝的“家谱”,第一本是从上世纪40年代开始记录的。

通过“家谱”,可以了解到蚕宝宝的每个世代是怎么来的,发生了哪些变化。

“这些资料太珍贵了,凝聚了几代科研人员的心血,所记录的蚕宝宝是蚕业科学和产业发展雄厚的生物资源基础。”代方银表示。

用玻璃针挑染色体

比“绣花功”更精细

破译基因“密码”桑树有了多用途

5月6日,西南大学桑树组织培养室,科研人员正在观察培养基中的桑树样本。谢智强 摄

长久以来,人们只知道种桑养蚕、缫丝织绸,一切围着蚕丝转,桑树很多的潜在价值没有被挖掘出来,没有形成独立的学科,更像是蚕学的“附属品”。

十多年前,实验室开始探索桑树基因组的奥秘。

各种野生桑树资源有多少条染色体?每条染色体承载了哪些遗传“密码”?……要解答这些问题,就要先获取染色体。

要执行这项任务,需要用到玻璃针挑染色体。

“玻璃针的针头很细,能达到微米级。”实验室副主任何宁佳介绍,当玻璃针进入桑树的细胞核后,染色体可以挂在针尖上,然后被挑出来。

这可是比“绣花功”更精细的活儿,就算是熟练工也要3分钟才挑得出一条染色体。做实验所需的染色体动辄几十上百条,光是挑染色体就要七八个小时。

“桑树有3万多个基因,分布在各条染色体上。但它们究竟是怎么分布的,哪些地方是富集区域,哪些基因控制果实长短、果色、酸甜度等,都可以从细胞学上进行评判。”何宁佳表示,目前,他们已建立了完善的桑树基因组数据库,并构建了桑树功能基因组研究平台。

5月6日,西南大学国家桑树品种改良中心重庆分中心精密仪器分析室,一条条染色体就是在这里用显微操作仪从细胞中挑出来的。谢智强 摄

桑树基因组的解析带动了传统桑树学科的重建和产业重构,为桑树多用途综合利用与开发、蚕桑产业链的延伸提供了数据支撑。在此基础上,创造新的桑树种质资源,选育出果桑、饲料桑、药用桑等优良品种,这就是研究成果的应用之一。

仅有几微米长的孢子

会上演“变形记”

出万能试纸条可用于检测多种疾病

5月6日,西南大学蚕桑微生物显微镜室,科研人员正在用激光扫描共聚焦显微镜研究微孢子虫。谢志强 摄

蚕宝宝会生病,家蚕微孢子虫病就是最严重的灾害性蚕病。

微孢子虫是一种单细胞真核生物,体积极小,昆虫、牲畜和鱼类等感染后会造成重大经济损失。它甚至能感染人类,引起肠炎、呼吸道感染、脑炎等,对艾滋病患者、器官移植者等免疫系统有缺陷的人群,更是有致命性危害。

在该实验室,就有一支研究团队专门对付这个肉眼看不见、但杀伤力巨大的“敌人”。

博士吕青介绍,微孢子虫侵染宿主细胞的机制在自然界中十分独特。圆圆的孢子,直径仅几微米,其内部有一根长长的极管,像弹簧一样盘绕着。如果受到刺激,极管就会在极短的时间弹出,并将孢子内的细胞核向外运送,进入宿主细胞生长发育,并反复分裂增殖。

2017年,实验室通过与美国阿尔伯特·爱因斯坦医学院合作,在全球首次发现了微孢子虫侵染过程中的相关蛋白,这一发现为防治相关病害提供了依据和方法。

“我们研发出一种单克隆抗体,在此基础上做出来一种万能试纸条。目前,通过添加有关微孢子虫的扩增引物,已经可以对家蚕、对虾微孢子虫病进行检测。”实验室副主任潘国庆表示,之所以称作万能试纸条,是因为通过更换不同的扩增引物,它还可以检测其他疾病,拥有广阔的应用前景。