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西南大学构建全球首个家蚕全基因组编辑筛选平台

  5月19日,国际生物学领域知名期刊《基因组研究》在线发表了西南大学前沿交叉学科研究院夏庆友教授团队的最新研究成果论文。该研究首次构建了家蚕全基因组编辑筛选平台,并运用该平台建立了全基因组家蚕基因编辑文库,筛选鉴定出家蚕具有代表性的必需基因等。这一研究对于功能基因组学和动植物品种改良具有重要价值。

  “学校于2004年在全世界率先完成家蚕基因组图谱解析,使家蚕成为较早完成基因组测序的物种之一。随后又相继建立了蛋白质组、代谢组、RNAi、转基因、基因编辑等一系列家蚕功能基因组研究平台。”该研究团队成员马三垣副教授介绍,家蚕模式生物作用的不断加强和蚕桑丝绸产业模式的快速升级,迫切需要新的研究手段。

  “CRISPR是原核生物基因组内的一段重复序列,利用这个系统,细菌可以不动声色地把病毒基因从自己的基因组上切除,这是细菌特有的免疫系统。”马三垣介绍,近年来,以CRISPR/Cas9为代表的基因编辑技术在果蝇、家蚕、蚊子等多种昆虫中得到广泛应用,为昆虫功能基因组研究提供了极大便利。但是总体来看,对昆虫基因编辑技术的研究和应用还远远落后于哺乳动物,尤其是在规模化CRISPR文库的构建与筛选方面。

  以家蚕这一鳞翅目模式昆虫为对象,该研究团队进行了全基因组文库的构建与筛选研究,构建了覆盖家蚕几乎全部基因的CRISPR载体文库和家蚕细胞文库。在构建好CRISPR细胞文库之后,他们进行了一些具有代表性的遗传筛选,比如对家蚕在正常生长条件下必需基因和生长抑制基因的筛选,获得了1006个必需基因和838个生长抑制基因,发现两者在生理功能、代谢通路和细胞定位上具有完全相反的规律;在极端温度刺激下的非生物胁迫筛选,发现了3013个响应极端温度的基因及其潜在的机制等。

  据了解,这项研究的意义在于,这种基于全基因组的突变文库构建和筛选研究,对于功能基因组学和动植物品种改良都具有重要价值,将极大地推动家蚕功能基因研究进入规模化、自主知识产权化的新阶段,促成家蚕遗传育种的精准化、规模化、工程化和多元化,为产业创新升级提供新的思路。

  西南大学博士研究生常珈菘和王若琳为本文共同第一作者,马三垣副教授和夏庆友教授为本文共同通讯作者。该研究受到国家自然科学基金重点项目和面上项目以及重庆市科技局项目的资助。(首席记者 李星婷)

编辑: 陶玉莲
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